仿人机器人多路况下静态及动态步态规划方法研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文仿人机器人多路况下静态及动态步态规划方法研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：徐静王斐副教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学模式识别与智能系统2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：魏颖崔建江李论东北大学2014年6月万方数据AThesisinPatternRecognitionandIntelligentSystemStudyofStaticandDynamicGaitPlanningforHu

2、manoidRobotunderDifferentTerrainsByXuJingSupervisor：AssociateProfessorWangFeiNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：稽、静日期：≯D件，

3、D舌，≥午学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年一学位论文作者签名：符高季签字日期：矽忡．护6．了争导师签名：可竣签字日期：们f0．衫．砂一I．万方数据东北大学硕士学位论文摘要仿人机器人多路况下静态及动态步态规划方法研究摘要双足步行仿人机器人是

4、一种以人类为模板的智能机器人，能够适应人类的生活环境，因此有很多优势，但因其非线性、高自由度的运动方式，关节间的耦合性，以及较小的支撑区域等致使仿人机器人的稳定行走控制是一个非常复杂的内容。本文在前人的工作基础上重点研究了仿人机器人的步态规划方法。本文以线性倒立摆为研究模型，针对平路行走、抗外界干扰行走和斜坡行走三种情况分别介绍了静态步态规划方法、基于捕获点理论的在线步态规划方法以及斜坡行走步态规划方法。静态步态规划方法首先依据线性倒立摆的运动规律确定出迈步周期、髋关节侧向角度范围以及迈步步长，并将整个行走过程分为单脚支

5、撑阶段与双脚支撑阶段，在每一阶段结合Nao机器人的连杆特性约束分别进行关节运动角度规划；基于捕获点理论的在线步态规划方法则是首先根据捕获点理论从空间轨道能量的角度分析机器人受到外力干扰后的运动规律，在线实时地计算使系统恢复平衡的瞬时捕获点的位置，并将该理论成功应用在Nao仿人机器人上；斜坡行走步态规划充分考虑路况对机器人稳定行走的影响，设计了在机器人行走过程中保持上身直立的姿态控制器。本文的创造性工作在于能够根据仿人机器人下肢连杆的几何约束实现运动过程中各关节角度实时更新，为在线步态规划的实现创造了条件；巧妙地将捕获点理

6、论应用到机器人的扰动力行走过程中，并在Nao机器人上得到了可行性验证；通过上身姿态控制实现了Nao机器人稳定的下坡行走。关键词：仿人机器人；步态规划；倒立摆；捕获点；姿态控制一II—万方数据东北大学硕士学位论文Abs仃actSmayofStaticandDynamicGaitPlanningforHumanoidRobotunderDifferentTerrainsAbstractThehumanoidwalkingrobotisakindofintelligentrobotwhichuseshumanasatempla

7、te．Sincethehumanoidrobotcanadapttothehumannormallivingenvironment，ithasmanyadvantagesthanotherkindsofrobots．Butithasmanyrestrictions，suchasno-linearmovement，highdegreeoffreedom，couplingjointsandsmallsupportarea．Allofthesemakehumanoidrobotstablewalkingcontrolveryc

8、omplicateanddifficult．Thisthesismainlystudiedthegaitplanningmethodforhumanoidrobotonthebasisofpredecessors’work．Thisthesisusedlinearinvertedpendulumastheresear