仿人机器人的步行控制方法综述及展望.pdf

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1、2011年l2月机床与液压Dec．201l第39卷第23期MACHINETOOL&HYDRAUUCSV01．39No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．044仿人机器人的步行控制方法综述及展望付根平，杨宜民，李静(广东工业大学自动化学院，广东广州510090)摘要：步行控制是仿人机器人最重要的技术之一，是仿人机器人实现最基本的类人动作的关键。从步态规划和步态控制两方面综述了仿人机器人步行控制的研究现状，对已有的典型步态规划和步态控制方法进行了分析与比较，并展望了仿人机器人步行控制的研究方向。关

2、键词：仿人机器人；步态规划；步态控制中图分类号：G353．11文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)23—154—6SurveyandProspectonWalkingControlStrategiesforHumanoidRobotFUGenping，YANGYimin，LIJing(CollegeofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510090，China)Abstract：Walkingcontrolisoneofthemos

3、timportanttechnologiesforhumanoidrobot，whichisthekeypointtorealizeelemen—taryhominineaction．Thestudystateofwalkingcontrolstrategiesforhumanoidrobotwassummarizedfromtheaspectssuchaswalkingpatternplanningandwalkingcontro1．Someclassicalmethodsonwalkingpatternplanningandwalk

4、ingcontrolwereanalyzedandcom·pared．Theresearchprospectsweredescribed．Keywords：Humanoidrobot；Walkingpatternplanning；Walkingcontrol仿人机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课因此具有很好的灵活性，但由于其结构复杂，所以题之一，它集机械、电子、计算机、材料、传感器、要实现稳定的步行，必须先规划出合理的步态。而步控制技术及人工智能等多门学科于一体，反映了一个态的好坏直接影响到机器人行走的稳定性、驱动力矩国家的智能化和

5、自动化研究水平。与传统的轮式、履的大小以及姿态的美观性等。可见，合理的步态规划带式机器人相比，仿人机器人有无可比拟的优越性：是机器人实现稳定步行的基础。具有更灵活的行走能力，能够适应各种复杂地形，可1．1基于仿生运动学的步态规划方法方便上下台阶；具有更强的越障能力，移动盲区很仿人机器人的本来目的就是模仿人类的行走特少；具有更广阔的工作空间。经过多年的研究与发性，故其步态规划可借鉴人类的仿生步态。利用捕获展，仿人机器人技术研究已取得了一定的成就，人们的人类步行运动数据(HumanMotionCaptureData，已经成功设计和制造出各具

6、特色的仿人机器人样机，HMCD)则可以规划复杂多样的动作⋯。由于仿人其中具有代表性的如：WABIAN-2、ASIMO、机器人与人在质量分布、动力学特性和驱动特性上有QRIO、HRP-2、KHR-2、NAO和THBIP．I、很大差异，因此，不能直接将人类的步态用于仿BHR-2。等。人机器人，而是对HMCD进行分析，研究人类步行但是目前实用化的仿人机器人还未见报道(娱的基本原理，将得到的一些基本步态特征应用到仿人乐机器人除外)，其中一个主要原因就是步行控制问机器人的步行规划中，生成适合仿人机器人的步题还没有得到很好的解决，尤其是在未知环境中

7、的步态。本田的研究团队就是在分析人类下肢行走时行。仿人机器人的步行控制包括步态规划和步态控各关节之间的相互抑制、相互协调规律的基础上得到制，它是仿人机器人最重要的技术之一，是仿人机器相关数据，生成了ASIMO的步态。纪军红等利用人实现最基本的类人动作的关键。文中对近年来仿人修正的HMCD规划出了HIT．11I仿人机器人的步机器人步态规划和步态控制常用的方法进行综述、分。析和比较，指出其中存在的问题，同时对未来的发展由于参考动作由人体产生，规划的方法变得更加趋势做了展望。简单，不需要像模型规划方法那样人为地指定过多的1仿人机器人步态规划的

8、研究现状及分析参数。但是，该方法的可行性完全依赖于步行数据，仿人机器人采用单、双脚交替支撑的方式步行，而现有的仪器难以准确而完备地测量、记录人类行走收稿日期：2010—1l一16作者简介：付根平(1984一