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近年来,仿人机器人作为一种新型的智能机器人逐渐成为机器人研究领域中的一个热点。与传统机器人相比,仿人机器人具有避障能力强,能耗低,外形人性化等特点。它设计的出发点和和运算处理能力也为计算机视觉,语音识别,计算机听觉等传统只能在PC机或智能设备上应用的人工智能技术提供了一个新的实践平台。另外,仿人机器人脱离了传统工业机器人发展的基本框架,更加贴近每个人的生活。为了促进仿人机器人的发展,研究者们创造性地提出了一些实践任务,机器人足球世界杯比赛(RoboCup)就是这样一个实践范例。它期望为仿人机器人设立一个足球比赛平台。这个竞赛平台的建立,不仅会促进仿人机器人机械设计的改进,对于一些诸如步态规划,物体识别,语音通信等智能技术的发展也起到了大大的促进作用。
本文以机器人足球比赛任务为出发点,主要探讨仿人足球机器人的机械设计和步态规划研究两个问题。
首先,本文给出了一个符合机器人足球比赛标准的机器人机械设计架构。在传统的设计结构基础上,在机体设计中添加了一些额外的自由度(如机器人脚掌自由度和腰部自由度)。这些自由度的加入将为机器人在比赛中更为有效地实现各种步态行走提供帮助。
在步态规划研究方面,本文以机器人运动学、动力学和稳定性条件判定为基础,给出了一个非模型的控制约束框架。本文详细阐述了仿人机器人静态步态调节的具体过程,并在物理实体样机上实现了静态步态调试。此外,本文对于动态步态的规划也进行了一些探讨。
通过以上的工作,本文实现了仿人足球机器人足球比赛中要用到的步行子模块的构建。并在样机上实现了高速有效的多步态行走。