基于环境分层方法的双足机器人路径规划研究.pdf

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1、第30卷第2期2013年2月计算机应用研究ApplicationResearchofComputersV01．30No．2Feb．2013基于环境分层方法的双足机器人路径规划研究闵伟伟，刘国栋，莫栋成(江南大学物联网工程学院教育部重点实验室，江苏无锡214122)摘要：为了实现双足机器人在障碍环境中的路径规划，提出一种将三维环境分层的方法，用两个截面将环境分为高于机器人身高障碍层、低于机器人抬脚高度障碍层和中间障碍层。首先在中间障碍层进行机器人轨迹规划，再根据机器人各种步态的不同损耗构建代价函数，把规划好的轨迹放到最底层进行规划修改，最终得到双足机器人在规划路径上代价最小的一

2、系列连续的动作，通过计算机仿真实验验证了方法的有效性。关键词：双足机器人；路径规划；环境分层；轨迹规划；代价函数中图分类号：TP242．6文献标志码：A文章编号：1001—3695(2013)02．0389—03doi：10．3969／j．issn．1001．3695．2013．02．019PathplanningforbipedrobotsbasedonenvironmentstratificationMINWei—wei，LIUGuo—dong，MODong-cheng(KeyLaboratoryofMinistryofEducation，Schoolof／nternet

3、ofThingsEngineering，JiangnanUniversity，WuxiJiangsu214122，China)Abstract：Inordertoachievepathplanningamongobstaclesenvironmentforbipedrobot，thispaperproposedamethodthatdi—videdthethree—dimensionenvironmentintothreeparts：theobstacleslaveraboverobot’Sheight．theobstacleslayerbelowro—bot’Smoving

4、footheight，and山emiddleobstacleslayerbetweentheabovetwosections．Firstofa11．maketrajectoryplanninginthemiddhobstacleslayer，andstructurecostfunctionbasedonthedifferenttransferoflossesduetothedifferentgait．thenplacedthemiddle—tierplanningtrajectoryontothebelowlayerforplanningandmodifying．Eventu

5、ally，itgotaseriesofcontinu．OUSactionofminimumcostforBipedRobotspathplanning．ComputersimulationexperimentshowsthatthismethodiSeffective．Keywords：bipedrobots；pathplanning；tieredoftheenvironment；trajectoryplanning；costfunction双足机器人是机器人研究领域最前沿的问题之一，而双足机器人研究的重点是如何使双足机器人能稳定地行走。步行是人与大多数动物所具有的移动方式，

6、是自然界经过漫长进化过程所选择出来的最有效的移动方式，而双足步行又是生物界步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动作，是其他步行结构所无法比拟的⋯。路径规划旧。技术是双足机器人研究中的一个重要部分，也是人工智能与机器人学的重要结合点。路径规划的主要内容是通过某种分析标准，在存在一些障碍物的环境内，找到一条从起始状态(包括位置和姿态)到达目标状态(包括位置和姿态)的没有碰撞的路径。双足机器人路径规划具备以下五个特性，即环境模型的多维性及复杂性日。、运动学及动力学模型的复杂性、稳定步行约束条件的苛刻性、路径规划的离散性和规划问题的高度复杂性。本文提出一种将三维模型分层的方法，采用分

7、步规划的方法将双足机器人路径规划分成两部分。1环境模型环境模型的表示是机器人地图构建中的一个重要问题，针对三维场景，最常用的表示方法包括几何法和高程图法。由机器人自身所携带的传感器对环境进行信息捕获并进行处理，其中包括目标、边界和障碍物，得到它们的形状、尺寸和位置等数据，利用这些几何数据建立三维模型，环境的复杂程度对建模处理过程起决定性作用。假定双足机器人所在环境中存在四种障碍物，第一种是机器人的脚可以放上去的平面，如矮小且平坦的物体表面；第二种是机器人可以直接跨越的障碍物；第三种是机器人可以从障碍物内