【摘 要】
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控制论的诞生以及电子行业的高速发展,为机器人的产生创造了得天独厚的条件,仿人机器人也从人类很早的传说变为现实,仿人机器人诞生三十多年来,已经形成了自己的一套独特的理
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控制论的诞生以及电子行业的高速发展,为机器人的产生创造了得天独厚的条件,仿人机器人也从人类很早的传说变为现实,仿人机器人诞生三十多年来,已经形成了自己的一套独特的理论,集机械电子信息及控制论为一体,构成了一个多学科交叉领域。仿人机器人的研究是未来很有潜力的一个研究方向,可以用于服务业、娱乐业、医疗辅助、安全保障、行走助力、军用辅助设备等各行各业,能够很好地代替人类完成部分体力和脑力劳动。由于仿人机器人与人有很多相似之处,所以能适应人类生活环境,成为人生活的一部分。仿人机器人的研究有控制、步态规划、机构优化等方面,本文以研究步态规划为重点,也进行了机器人控制的初步研究。本文用Webots和Matlab作为仿真工具,进行了静态、动态和控制算法的仿真。本文一二章介绍了仿人机器人的发展概况和机器人的基础理论,推导了机器人的运动学和动力学公式,分别基于简化动力学模型和精确动力学模型得出了ZMP与质心的联系;在第三章,本文规划了机器人静态行走的步态,而后分别基于ZMP用数值方法和解析方法进行了动态步态规划,用MATLAB结合Webots进行仿真,验证了规划的有效性。在第四章,基于简化的动力学模型即线性倒立摆模型,建立了状态空间表达式,设计了状态反馈,用极点配置法得出了各状态变量的反馈增益,将质心加速度离散化得出了步态在线补偿的算法,该算法通过微调躯干位置来实现调节质心加速度的目的,进而调节ZMP位置。通过Webots仿真,验证了该稳定器能一定程度上提高机器人的动态行走稳定裕度。在最后的第五章,本文总结了研究中存在的一些问题并对未来的工作进行了展望,对仿人机器人的未来发展提出了笔者的一些想法。
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