基于双足机器人步态规划的研究

发布时间：2023-04-25 01:39

　　随着人工智能技术与产业链的快速发展,机器人已经广泛的应用到我们生活中的各个领域,发挥着巨大作用。双足机器人具有灵活高,运动能力强等特点,具有广阔的应用前景。然而双足机器人结构复杂、系统耦合度高,步态行走易受到外部环境的干扰,快速稳定的步态规划方法显得尤其重要。因此,研究双足机器人步态规划方法具有重要意义。当前优必选公司Alpha EBot机器人采用三维线性倒立摆步态规划方法,步行速度慢、效率低,无法满足快速行走的要求。本文重点是研究双足机器人的步态规划方法和摆动腿运动轨迹的规划方法,在分析原有Alpha Ebot步态规划方法的基础上,提出优化双足支撑阶段时间和优化摆动腿运动轨迹的改进方法,并应用到机器人上,提高机器人的行走速度和稳定性。本文主要的研究内容如下:1.提出了基于三维线性倒立摆步态规划的优化方法:分析影响机器人快速行走和稳定性因素,在三维线性倒立摆步态规划方法的基础上,采用缩短双足支撑阶段时间,保持倒立摆原点接近其最佳位置的优化方法,提升效率与稳定性。2.提出了基于贝塞尔曲线摆动腿运动轨迹的优化方法:分析摆动腿运动轨迹对双足机器人步行稳定性的影响,采用牛顿切线法求解贝塞尔曲线...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外机器人研究现状
        1.2.2 国内机器人研究现状
        1.2.3 双足机器人步态规划研究方法
    1.3 本文的主要内容
    1.4 本文的组织结构
第2章 双足机器人运动学建模与仿真
    2.1 前言
    2.2 双足机器人运动学基础
        2.2.1 机器人的位置描述
        2.2.2 机器人的状态描述
    2.3 正运动学
        2.3.1 双足机器人运动学方程求解
        2.3.2 双足机器人正运动学MATLAB仿真
    2.4 逆运动学
        2.4.1 双足机器人逆运动学的几何解析法
        2.4.2 双足机器人逆运动学MATLAB仿真
    2.5 步行稳定性判据
        2.5.1 ZMP的定义
        2.5.2 稳定步行的判定
    2.6 本章小结
第3章 基于三维线性倒立摆步态规划的优化
    3.1 问题描述及方法确认
    3.2 双足机器人步行运动状态描述
    3.3 三维线性倒立摆步态规划
        3.3.1 基于三维线性倒立摆的质心规划方法
        3.3.2 三维线性倒立摆质心轨迹的仿真
    3.4 基于三维线性倒立摆步态规划的优化方法
        3.4.1 建立坐标系
        3.4.2 计算质心的初始状态和步行时间
    3.5 实验结果与分析
    3.6 本章小结
第4章 基于贝塞尔曲线摆动腿运动轨迹的优化
    4.1 问题描述及方法确认
    4.2 贝塞尔曲线介绍
    4.3 基于贝塞尔曲线摆动腿运动轨迹的优化方法
    4.4 双足机器人摆动腿轨迹仿真
    4.5 本章小结
第5章 双足机器人步态控制实现与实验分析
    5.1 Alpha Ebot机器人介绍
    5.2 Alpha Ebot步态控制模块设计
        5.2.1 步态控制需求分析
        5.2.2 整体系统架构设计
        5.2.3 步态控制接口设计
    5.3 Alpha Ebot机器人步态控制实现
        5.3.1 开发环境及搭建
        5.3.2 MATLAB步态算法移植
        5.3.3 步态控制模块实现
        5.3.4 步态控制流程图
    5.4 双足机器人步态控制实验与分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3800444