使用零力矩点轨迹规划的四足机器人步态进化方法

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1、第32卷第3期Vol.32,No.32010年5月机器人ROBOTMay,2010DOI：10.3724/SP.J.1218.2010.00398使用零力矩点轨迹规划的四足机器人步态进化方法刘飞，陈小平（中国科学技术大学计算机科学与技术学院，安徽合肥230027）摘要：通过对AIBO机器人行走时身体摇摆现象的研究，提出一种使用零力矩点轨迹规划的步态控制方法．与此同时，使用基于遗传算法的进化学习方法对步态控制参数进行优化．实验使用AIBO机器人进行测试，机器人使用该进化学习方法可自主地得到最优步态，其最优步态在保证稳定性的基础上最大速度达到了45

2、5mm/s．实验结果表明，应用该方法进行步态控制，机器人获取的最优步态不仅满足稳定性要求，而且对不平地形也具有较好的适应能力．关键词：四足步行机器人；线性倒立摆；零力矩点；曲线拟合；遗传算法中图分类号：TP242.6文献标识码：A文章编号：1002-0446(2010)-03-0398-07GaitEvolvingMethodofQuadrupedRobotUsingZero-MomentPointTrajectoryPlanningLIUFei，CHENXiaoping(SchoolofComputerScienceandTechnology

3、,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027,China)Abstract:ThispaperpresentsagaitcontrolmethodusingZMP(zero-momentpoint)trajectoryplanningbystudyingthebodyswayphenomenonofAIBOrobotsduringwalking.Meanwhile,anevolutionarylearningmethodbasedongeneticalgorithmisusedtoop

4、timizethosegaitcontrolparameters.Intheexperiments,theAIBOrobotscanobtaintheoptimalgaitautonomously,anditsmaximumspeedreaches455mm/swithstability.Theexperimentalresultsshowthattherobotscanobtaintheoptimalgaitwithbetterstabilityandstrongeradaptabilitytouneventerrainbyusingthep

5、roposedgaitcontrolmethod.Keywords:quadrupedwalkingrobot;linearinvertedpendulum;zero-momentpoint;curvefitting;geneticalgorithm1引言（Introduction）例如AIBO四足步行机器人、NAO人形机器人，进行研究工作．AIBO[1]机器人是索尼公司生产的一类四足步行机器人与两足步行机器人相比，更容典型的仿哺乳动物型四足步行机器人，它具有20个易适应不平的地形．它既能使用静态稳定的步态缓自由度，其中每条腿3个，头部4个．为了

6、满足实慢平滑地行走，又能以动态稳定的步态跑动；如果际工作环境和复杂任务的要求，需要机器人具有稳安装了操作手，在站立时还可以成为一个稳定和灵定快速的行走能力以及对于不平地形的适应能力．活的工作平台．因此，四足步行机器人是步行机器人中最有可能首先实用化的机型之一．在对四足步以RoboCup机器人足球比赛为例，RoboCup标准平行机器人的研究中，具有重要意义的课题是步态控台组比赛场地是一块不超过7.5m£5m大小（采用制器的研制．为步态控制器设计好的步态控制方法2008年的规则）的绿色地毯，其摩擦力较小，并且可以有效地提高机器人的行走速度和能量效率

7、，增各区域表面凹凸程度不同．比赛时每方5个机器人强机器人在行走过程中的越障能力和对不平地形的参与比赛，机器人之间比较拥挤，经常发生双方机适应能力．器人共同争抢球的现象．在这一过程中，双方机器近年来，RoboCup国际联盟在机器人及人工智人同时向球所在地点运动，其间经常发生碰撞，显能等领域开展了一系列具有挑战性的研究．其中，然运动速度快、稳定性好、对不平地形适应性好的RoboCup标准平台组使用相同硬件配置的机器人，一方将具有强大的优势．基金项目：国家自然科学基金资助项目（60745002）；国家863计划资助项目（2008AA01Z150）．通

8、讯作者：刘飞，lfei4@mail.ustc.edu.cn收稿／录用／修回：2009-08-05/2009-09-10/2010-02-08398第3