小型仿人機(jī)器人步態(tài)分析及越障步態(tài)在線規(guī)劃研究.pdf

1、在仿人機(jī)器人的研究領(lǐng)域中，能平穩(wěn)自然的行走是其主要的研究內(nèi)容。同時(shí)，對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力，工作效率的提高，降低人類事故的發(fā)生，同樣也是仿人機(jī)器人的研究重點(diǎn)。本文在對(duì)仿人機(jī)器人平地行走研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際行走遇到障礙物等情況下進(jìn)行了步態(tài)規(guī)劃及穩(wěn)定性的研究。
　　本文主要針對(duì)于GP2013小型仿人機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)研究，分析機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)Denavit-Hartenberg運(yùn)動(dòng)學(xué)表示方法，建立其正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并在建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

2、中發(fā)現(xiàn)該機(jī)器人在D-H方法上的局限性，并在MATLAB中Robotics Toolbox工具箱建立其前向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。其后，根據(jù)ZMP穩(wěn)定性判據(jù)以及ZMP的計(jì)算，提出一種基于ZMP的步行模式生成。
　　為了解決仿人機(jī)器人在復(fù)雜路面的行走問題，本文提出了一種具有幾何約束的機(jī)器人越障過程步態(tài)規(guī)劃方法。建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，通過對(duì)機(jī)器人越障的起步階段，單腳支撐時(shí)擺動(dòng)腿對(duì)質(zhì)心影響的分析，計(jì)算出機(jī)器人在前向和側(cè)向運(yùn)動(dòng)中保證身體穩(wěn)定的質(zhì)心約束范圍。

3、分析各個(gè)關(guān)鍵階段機(jī)器人的姿態(tài)，計(jì)算出各關(guān)鍵姿態(tài)關(guān)節(jié)角度的變化，從而規(guī)劃出機(jī)器人越障的整個(gè)過程。運(yùn)用三次樣條插值連接、拋物線插值過渡的方法使得各個(gè)關(guān)鍵姿態(tài)之間各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)平滑穩(wěn)定，獲得機(jī)器人在越障過程中各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
　　最后根據(jù)建立的仿人機(jī)器人三維模型，運(yùn)用在SolidWorks2014軟件中的評(píng)估模塊對(duì)其特殊位置的理論ZMP進(jìn)行計(jì)算，與六維力測(cè)力平臺(tái)檢測(cè)到的實(shí)際ZMP進(jìn)行比較，并進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整，得到理想越障步態(tài)，證明在整個(gè)越障