機器人的運動規(guī)劃詳細(xì)論文說明

　　機器人技術(shù)代表了機電一體化的最高成就，是二十世紀(jì)人類最偉大的成果之一。機器人中的仿人雙足步行機器人雖然只有近四十年的歷史，但是由于它獨特的適應(yīng)性和擬人性，成為了機器人領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。

　　實現(xiàn)雙足機器人的穩(wěn)定行走涉及很多領(lǐng)域，本文主要研究機器人的運動規(guī)劃。主要包括：機器人的數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)定約束條件、步態(tài)行走規(guī)劃和傾角反饋控制。

　　首先，系統(tǒng)介紹了步態(tài)規(guī)劃的各種方法，這樣有助于對機器人行走規(guī)劃的進(jìn)一步研究。然后，基于廣義坐標(biāo)對該機器人進(jìn)行了運動學(xué)建模，該方法運算簡便、直觀易懂。在運動學(xué)建模的基礎(chǔ)上，基于拉格朗日動力學(xué)方程進(jìn)行機器人的動力學(xué)建模，該建模方法可以方便地分析各關(guān)節(jié)所需的驅(qū)動力矩，作為動力學(xué)分析和機器人電機選型的依據(jù)。

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　　其次，分析了機器人行走的平衡條件。在步態(tài)規(guī)劃問題上，首先基于三次樣條插值規(guī)劃機器人的骸關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)軌跡。然后，結(jié)合機器人的幾何約束和運動約束，推導(dǎo)機器人參數(shù)化步態(tài)設(shè)計的公式，機器人步態(tài)的參數(shù)化設(shè)計大大方便了機器人的運動學(xué)和動力學(xué)分析。

　　最后，在matlab環(huán)境下以零力矩點的軌跡作為約束條件，以關(guān)節(jié)加速度最小為優(yōu)化目標(biāo)，對參數(shù)化步態(tài)設(shè)計中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并進(jìn)行仿真。除了用三次樣條插值，我們還采用了線性和鄰近域逼近插值。通過仿真和對機器人行走的實現(xiàn)證明了本文所采用的步態(tài)規(guī)劃方法可以滿足機器人連續(xù)穩(wěn)定行走的要求。