双足步行机器人步态规划的研究论文

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要机器人技术代表了机电一体化的最高成就，是二十世纪人类最伟大的成果之一。机器人中的两足步行机器人虽然只有近四十年的历史，但是由于它独特的适应性和拟人性，成为了机器人领域的一个重要发展方向。双足步行机器人与轮式、爬行式和履带式等移动机器人相比，有着更好的环境适应性，这种优越性在非结构环境里的表现尤为突出。步态规划是双足步行机器人研究的关键技术之一，稳定自然的步行是双足步行机器人区别于其它机器人的主要标志，也是其实现基本操作功能的基础。由于双足步行机器人是一个高阶、非线性和强藕合的系统，难以建立可用于运动

2、规划的显式有效的数学模型，本文借鉴目前国内外的研究成果，利用Lagrange动力学普遍方程建立了步行机器人的简化解藕运动模型，在此基础上推导了机器人稳定步行的条件。论文重点讨论了动态步行的规划设计和仿真，详细分析了基于零力矩点的仿人机器人动态步行运动规划方法。这一方法首先根据机器人行走过程中存在的约束确定关键点，然后采用三次样条函数对关键点插值，得到踝关节的轨迹，最后根据运动学约束计算各个关节的运动轨迹。本文根据规划方法进行了仿真，仿真结果表明这一方法是可行而且有效的。考虑上、下肢运动的协调，本文对上肢的运动作了简单的规划。关键

3、词：双足步行机器人；步态规划；零力矩点；动态步行哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractRoboticsistherepresentationofthebestachievementofMechantronics．andisoneof恤cgreatestfruitsofhumankindinthe20t"century．Thoughthebipedrobothasonly40yearshistory,itbecameoneofthemostimportantbranchesofroboticsforitsuniquefitne

4、ssandanthropomorphism．Bipedrobothasmuchbetteradaptationtoenvironmentinhumanliving-spacethanwheeltype，crawltypeandpedmiltypemobilerobots．Thisadvantageismuchmoleobviousunderunconstmctedenvironment．Gaitplanningisoneofthekeytechniquesfortheresearchofbipedrobot，stableandn

5、aturalwalkisthemainsigndifferentbiperobotfromotherrobots，anditisthebaseforrobotstorealizeitsessentialmanipulation．DuetoitshJ【ghorder,nonlinearandstrongcoupling，validmathematicalmodel’Sconstructionisverydifficult．Inthepaperwetaketheresearchfi'uitofhomeandabroadasrefer

6、ence，firstweestablishthesimpledecoupledynamicmodelbyLagrangedynamicsequation．，afterthisthestablewalkingconditionhasbeingformulated．Thenwelaidemphasisonalgorithmdesignandsimulationfordynamicwalkinggaitplanning．ThedynamicmotionplanningmethodbasedonZMP(ZCroMomentPoint)h

7、asbeendiscussedindetail．Accordingtotheway,wefirstgottheconstraintsoffootdtLringwalkingandtakenthemaskeyflames,thenusmgthreeordersplineinterpolationfunctionthroughkeyfi'anletogetthetrajectoryoffoot．Finally,thejointangleshavebeencalculatedbykinematics．Simulatehasbeendo

8、neaccording船thealgorithm．Thesimulationresulttestifiedthefeasibilityandvalidationforthemethod．Consideringtheharmonyofupperlimbsandlo