基于CPG控制的雙足機器人步態(tài)生成.pdf

1、雙足機器人的步態(tài)規(guī)劃是機器人技術領域的研究重點和難點。學者們根據(jù)不同的理論提出了很多不同的步態(tài)規(guī)劃方法，如基于動力學模型法、基于被動力學法、虛擬模型控制法、步行數(shù)據(jù)法等等。但是這些方法都不能很好地實現(xiàn)步行的環(huán)境適應性，甚至不能抵抗微小的干擾。CPG（CentralPatternGenerator,中樞模式發(fā)生器）原理的發(fā)現(xiàn)，以其節(jié)律性和抗干擾性給步行機器人的步態(tài)規(guī)劃帶來了新的理念。本研究旨在將CPG應用在雙足機器人步態(tài)規(guī)劃中，使生成的步

2、態(tài)具有一定的抗干擾性，也為CPG的進一步應用積累經(jīng)驗。論文的主要工作如下：
　　首先介紹了機器人學中的連桿描述法以及D-H(Denavit-Hartenberg)建模法。D-H方法雖然有累積誤差的缺點，但是運算簡便、直觀易懂，而且能夠滿足大多數(shù)的精度要求。建立了一個七桿雙足機器人模型，并按照D-H(Denavit-Hartenberg)法對其進行運動學建模。
　　第二、介紹了CPG概念的產生和其應用到機器人控制中的過程以及它

3、的數(shù)學模型的發(fā)展和改進，詳細介紹了Mastuoka的CPG振蕩器數(shù)學模型和模型中的各個參數(shù)的含義，并以Mastuoka振蕩器為基礎設計了控制踝關節(jié)角度的CPG網(wǎng)絡。
　　第三、使用三次樣條插值曲線方法規(guī)劃了機器人的踝關節(jié)和髖關節(jié)的運動軌跡。為了在踝關節(jié)加入CPG控制，取消對髖關節(jié)高度和腳的擺動角度的軌跡約束，僅用踝關節(jié)和髖關節(jié)的其它4組軌跡約束對機器人進行運動學逆解求解，得到了膝關節(jié)和髖關節(jié)的角度曲線。結合機器人軌跡規(guī)劃的三個關鍵