基于dsp的仿人机器人步态控制系统的设计与研究

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1、分类号：ＴＰ２４２单位代码；１０１拍：２０１３５１２０３１研巧生学号密级：公开戀亩？林大学硕古学位论文学术単化（）基于ＤＳＰ的仿人机器人步态控制系统的设计与研究Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｇａｉｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｈｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔｂ化ｅｄｏｎＤＳＰ作者姓名：张颖专业：电路与系统研巧方向：仿人机器人的授制系统设计指导教师：枉巧玲副教授培养单位；电予科学与工程学院２０１６年６月未经本论文作者的书面授权，依法收

2、存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否贝Ｉ应承担侵权的法律责任。Ｊ，吉林大学硕±学位论文原创性声明，木人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下独义进行研究工作所取得的成果。餘文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研巧做Ｈｉ重耍贡献的个人和集体，巧已在文中明确方式标明。本人完全意识到

3、本声明的法律结果山本人承担。学位论文作者签名：５＾曰期：年６月Ｃ？曰—————————————————————基于DSP的仿人机器人步态控制系统的设计与研究—————————————————————DesignandstudyofthegaitcontrolsystemofhumanoidrobotbasedonDSP作者姓名：张颖专业名称：电路与系统指导教师：杜巧玲副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月1日基于DSP的仿人机器人步态控制系统的设计与研究摘要本文的研究课题来源于自然科学基金青年基金项目：基

4、于重大灾害事故的无线传感器网络救援机器人的设计研究（61001006）。仿人机器人集中了机械、电子、计算机、人工智能及传感器等多门学科的最新研究成果。相较于轮式、履带式和爬行机器人，仿人机器人类人的设计更有利于在人类生活和工作环境中协助人类，甚至代替人类从事一些危险的工作，因此得到了广泛的研究。然而，仿人机器人不仅是具有高阶、非线性、强耦合的复杂动力系统，而且随着科学技术的日益成熟，仿人机器人被人们寄托了越来越多的厚望，例如：要求仿人机器人拥有更多的运动关节以提高其灵活性、更快更稳的的步行能力、更丰富的传感器配置需求、以及更强

5、的环境适应能力等。本文针对仿人机器人步行稳定性弱、步态规划及逆运动学求解复杂、运动关节和传感器配置多的特点，提出了一种通过在笛卡尔坐标系中建立仿人机器人的三维线性倒立摆模型的方法，规划了机器人的姿态及质心运动，简化了逆运动学求解过程，通过仿真试验验证后，在实际机器人上实现。本文首先在笛卡尔坐标系中建立实际仿人机器人双足的倒立摆模型和D-H模型，其中，倒立摆模型用于规划机器人步态，D-H模型用于进行逆运算求解；其次，建立机器人每个关节的运动方程，从而得到各关节的运动轨迹，然后利用空间几何关系求解了机器人逆运动学的问题，并给出了该

6、方法的具体步骤。再次，在matlab环境下建立机器人的仿真模型，仿真结果表明，该方法实现了机器人的稳定行走并简化了其逆运动学求解。接下来对步态算法做了仿真实验，仿真实验表明，机器人步态规划和逆运动学求解方法的可行性和有效性。其次，利用仿真实验数据对仿人机器人控制系统做了验证实验。最后，通过悬挂步态调整实验对机器人的基本姿态进行了标定，使机器人按照准确的规划步态运动，然后分别在平地和不平整地面验证机器人步行运动的稳定性，进行了机器人的运动方向控制实验。I关键词：仿人机器人，步态规划，仿真，多传感器，运动控制IIDesignand

7、studyofthegaitcontrolsystemofhumanoidrobotbasedonDSPABSTRACTTheresearchonHumanoidrobotsfocusesonthelatestresearchresultsinmachinery,electronics,computers,artificialintelligence,sensorsandmanyotherdisciplines.Comparedtothewheeledandcrawlingrobots,humanoidrobotsaredes

8、ignedtoassisthumanbeingsinlifeandworkingenvironment,oreventoreplacehumanbeingsindangerousworks.Therefore,humanoidrobotshavebeenwidelystudi