仿人机器人在复杂环境中的行走研究.pdf

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1、第32卷第04期计算机仿真2015年04月文章编号：1006—9348(2015)04—0281—05仿人机器人在复杂环境中的行走研究肖乐1，殷晨波2，谢从华1(1．常熟理工学院计算机科学与工程学院，江苏常熟215500；2．南京工业大学机械与动力工程学院．江苏南京210009)摘要：在仿人机器人行走限定性的研究中，由于外界环境的复杂性，仿人机器人在行走过程中很容易失稳，导致不能稳定行走的问题。为了避免失稳摔倒，结合FZMP的在线调整策略，提出了通过调整直立姿态、调整落地角动量控制、落地减振控制和落地位置控制四种稳定行走

2、控制方法，通过改变髋关节的高度来吸收由摆动腿提前着地而产生的垂直振动，给出了髋关节的高度补偿计算公式。使得机器人行走的整个过程，特别是在地面不平整以及摆动腿落地瞬间冲击力较大时也能保持良好的稳定性。通过ADAMS软件和虚拟仿真验证，改进方法能有效的实现机器人在复杂环境中的稳定行走。关键词：仿人机器人；虚拟零力矩点；在线调整；行走稳定性中图分类号：聊91．9文献标识码：BResearchonWalkingofHumanoidRobotinComplexEnvironmentXIAOLel，YINChen—b02。XIECo

3、ng—hual(1．SchoolofComputerScienceandEngineering，ChangshuInstituteofTechnology，ChangshuJiangsu215500，China；2．SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，NanjingJiangsu210009，China)ABSTRACT：Humanoidrobotscannotwalkingstablybecauseofthecomple

4、xityoftheexternalenvironment．Inor-dertomaintainitsstabilityincomplexenvironment，anewcontrolstrategywasproposedbasedonFZMPonlinecon·trol，whichincludestheadjustmentpostureofupright。angularmomentum，groundvibrationandthelandingposi·tion．Theverticalvibrationcausedbyla

5、ndingaheadofscheduleWasabsorbedbychangingtheheightofhipjoint，andthecalculatingformulaWasprovided．Thesemethodscanmaintainthestabilityduringthewholeworkingprocess，especiallywhenthegroundisunevenandtheswinglegislanding．TheparameterizemodelingofhumanoidrobotWasrealiz

6、edandthesimulationWascarriedoutbasedonADAMS．Theeffectivenessoftheproposedmethodswasconfirmedbysimulationresults．KEYWORDS：Humanoidrobot；FZMP；Onlineadjustment；Walkingstability1引言仿人机器人在水平地面上的稳定行走比较容易实现，但真实环境中所行走的地面是有一定的倾斜度的，是一个复杂多变的环境。机器人在行走过程中，地面轻微的倾斜都会导致严重的失稳，因此稳定

7、行走是仿人机器人研究的关键技术【1．2J。国内外学者对机器人稳定行走进行了大量的研究．传统的维持机器人稳定控制技术大多是基于模型的控制方法，采基金项目：江苏省自然科学基金项目(BK2012209)；常熟理工学院青年教师科研基金项目(KY恐012203Z)收稿日期：2014—04—28修回日期：2014—07—06用动力学模型计算各个关节力矩控制行走¨’4J，但该方法要求精确的动力学模型，而对于非线性系统的仿人机器人来说，这种模型是很难建立的。另外，一些研究机构采用离线方式规划出符合特定运动路线的轨迹，然后按照要求预先规划

8、好的轨迹控制机器人行走。实时搜集机器人身体上各种传感器信息，通过反馈控制，将解算得到调整身体姿态所需要的数据与预先规划的数据作比较”。9J，但这种方法对机器人硬件结构和系统模型要求比较高，反馈控制方法比较复杂，实时性不高，难以取得理想的步行效果。为了实现在复杂环境中的稳定行走，本文结合FZMP在线控制策略，提出通过直