如何實現雙足機器人的步態(tài)規(guī)劃與仿真研究

　　機器人匯集了當今世界在機電、材料、計算機、傳感器、控制技術等多個學科領域的尖端技術，機器人技術代表了機電一體化的最高成就，是二十世紀人類最偉大的成果之一。機器人中的兩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性和擬人性，成為了機器人領域的一個重要發(fā)展方向。課題旨在設計一種雙足人形機器人平臺，在此基礎上對雙足機器人的步行機理進行研究，為進一步設計自主的智能雙足人形機器人積累經驗。本文首先設計了兩足步行機器人的本體結構，并討論了關節(jié)自由度的設置和驅動系統(tǒng)的配置問題。然后，基于D-H矩陣對該機器人進行了正逆運動學分析，該方法運算簡便、直觀易懂。在運動學建模的基礎上，基于拉格朗日動力學方程進行機器人的動力學建模，該建模方法可以方便地分析各關節(jié)所需的驅動力矩，作為動力學分析和機器人電機選型的依據。機器人采用離線規(guī)劃一再線調整的行走方式，其中，對機器人離線規(guī)劃提出三步規(guī)劃法。首先，結合對人類行走步態(tài)的研究，規(guī)劃機器人行走姿態(tài)及軌跡;在此基礎上建立并求解運動學方程，獲得機器人行走時各關節(jié)的轉角曲線;最后，針對前向運動與側向運動之間的耦合，對求得的運動曲線進行修正，使機器人在保證穩(wěn)定的前提下，動作更加流暢。應用虛擬樣機技術，對機器人行走步態(tài)進行仿真實驗。在Pro/e中建立機器人的簡化模型，導入仿真軟件Adams中，得到的運動曲線控制虛擬樣機模型的關節(jié)運動。通過仿真實驗獲得機器人行走時的動態(tài)圖像及實驗數據，驗證步態(tài)規(guī)劃方法的可行性。在進行仿真的過程中，可以進行動態(tài)仿真過程觀察、模型更改以及仿真結果的處理工作，同時獲得了小型仿人機器人的行走速度。

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