双足机器人动态步行实时步态生成.pdf

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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2011，47(24)217双足机器人动态步行实时步态生成刘成军1，李祖枢“2，厚之成1LIUChengjunl，LIZushu“2，HOUZhichen911．重庆大学智能自动化研究所，重庆4000442．重庆理工大学计算机科学与工程学院，重庆400050l-InstituteofIntelligentAutomation，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China2．CoUegeofScienceandEngineering，C

2、hongqingUniversityofTechnology，Chongqing400050，ChinaLIUChengjun．LIZushu．HOUZhieheng．OnlinelocomotionpatterngenerationofdynamicwalkingforbipedroboLEngineeringandApplications。2011．47(24)：217·220．Abstract：Asimpleandintuitiveschemeaboutonlinelocomotionpatterngenerationofdynamicwalkin

3、gforbipedrobotispresentedtosolvethecomplexjointtrajectorydesign．Thedynamicsmodelofafive·linkplanarbipedrobotisestablished．Byimitatingthemaincharacteristicsofhumanwalkingmotion，thecomplexprocessofdynamicwalkingforbipedrobotisdividedbyfoursequencephasesaccordingtotherequirementsoft

4、heposturechangeoflegsfordynamicwalking．Theloco·motionpatternoftnmk，themovementofswinglegandsupportleg，themethodofwalkingspeedadjustmentaledesignedinthejointanglespace．Thestablejointtrajectoryisgeneratedwithonlinefeedbackcontr01．Simulationresultshowstheeffec-tivenessoftheproposedm

5、ethodwhichissimpleandeasytoberealized．Keywords：bipedrobot；dynamicwalking；loeomotionpatterngeneration；controlsystems摘要：针对双足机器人动态步行生成关节运动轨迹复杂问题，提出了一种简单直观的实时步态生成方案。建立了平面五杆双足机器人动力学模型，通过模仿人类步行主要运动特征并根据双足机器人动态步行双腿姿态变化的要求，将动态步行复杂任务分解为顺序执行的四个过程，在关节空间相对坐标系下设计了躯干运动模式、摆动腿和支撑腿动作及步行速度调整模式，结合当

6、前步行控制结果反馈实时产生稳定的关节运动轨迹。仿真实验验证了该方法的有效性，简单易实现。关键词：双足机器人；动态步行；步态生成；控制系统DOI：10．377S／j．issn．1002．8331．2011．24．061文章编号：1002．8331(2011)24．0217．04文献标识码：A中图分类号：TP242．61引言双足机器人具有与人类相似的步行运动方式，可以通过狭窄空间、跨越障碍、上下台阶和斜坡，甚至在不平整地面上运动，更适合在人类的生活或工作环境中工作。双足机器人稳定、快速、自然的步行，对协助人类、与人合作具有重要的意义。目前，双足机器人步行研究

7、大多把ZMP(ZeroMomentPoint)稳定判据作为步行轨迹产生的基础，基于精确系统模型“。21或简化模型如倒立摆模型n卅在绝对坐标系下产生步行轨迹，求逆计算关节角空问轨迹。基于精确系统模型的方法可获得满足ZMP轨迹的确切步行解，但轨迹产生较复杂，系统对未建模因素敏感，不易实时实现；基于简化模型法解决了实时步行鲁棒性问题。但是，上述两种方法实现的行走方式属于静态或准动态行走，当步行过程中出现脚部欠驱动相时[71，不再符合zMP姿态稳定判据的要求。欠驱动双足机器人的研究给出了一种新的思路，步行过程中单支撑相的支撑域缩为一个点，是完全意义上的动态步行机

8、器人。一种步行轨迹产生的方法是基于Poincar6回归映射将步行运动规划为一个完