类人足球机器人复杂运动规划研究

摘要

最近几年，类人机器人由于比轮式机器人具有更多优势而得到广泛的研究。国际机器人足球联盟(FIRA—Federation of International Robot-soccer Association)今年也首次开展了类人足球机器人的3vs3比赛，为类人机器人的发展注入了一股新的动力。本论文详细介绍了当前国内外对类人机器人的研究成果和进展；并对具有16个自由度的ROBONOVA-1类人足球机器人的结构进行了仔细的分析，同时也详细介绍了ROBONOVA-1类人足球机器人所使用的roboBASIC开发环境和robo-Basic编程语言。本论文重点对ROBONOVA-1类人足球机器人的运动规划进行了研究；研究了基于重心(COG-Center of Gravity)控制的前进后退左移右移等基本动作，由于是基于重心的控制，所以对各个动作采用了分步实现的办法来完成动作的设计；还实现了类人机器人从重心控制到零力矩点(ZMP-Zero Moment Point)控制的过渡动作—快速运动，通过调小机器人步伐，同时加快机器人的步伐频率来实现快速运动；接着重点进行了机器人摔倒后的自动起立的可行性分析，得出了机器人要么必须有背关节要么必须增长机器人的手臂才能够实现自动起立的结论；由于机器人向侧面摔倒的概率很小，即使倒向侧面也会再次翻向前或翻向后，因此针对ROBONOVA-1类人足球机器人完成了它的面朝下和面朝上的自动起立动作。它的重要意义在于实现了机器人运动—摔倒—自动起立—再运动的过程。避免了一味的要追求类人机器人的稳定运动。