仿人型跑步机器人的稳定性条件及步态规划

摘要

双足机器人与轮式、爬行式和履带式等移动机器人相比，有着更好的环境适应性，这种优越性在非结构环境中的表现尤为突出。在借鉴有关资料的基础上，本文对双足跑步机器人在步态规划和稳定性判据等方面进行了研究，并应用三维造型软件进行了机器人模拟跑步运动。 简要介绍了跑步机器人的简单倒立摆模型(跳跃机器人)。给出了仿人型跑步机器人的结构模型，并对其周期和运动进行了分析；在杆件坐标系下，基于齐次坐标变换对双足跑步机器人进行了正逆运动学的建模，为后续的步态规划奠定了基础。并分别对跑步机器人的单脚支撑期和飞行期规划了稳定性判别依据。 基于规划的稳定性判别依据，通过三次样条插值对跑步机器人的踝关节轨迹以及髋关节轨迹进行了参数化规划，在规划中除满足起跳时刻角动量约束在一定范围内之外，还要力求满足稳定裕度最大化。结合逆运动学方程，对其它关节进行了规划。深入讨论了双足跑步机器人的起始步态和停止步态的规划问题，使得机器人获得了一个完整的步态。对规划结果进行了计算机仿真，并说明了规划的合理性和有效性。 选择运算量较小，且比较适合计算机编程迭代计算的牛顿——欧拉递推法来计算机器人关节的驱动力矩。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第二章 跑步机器人的简单模型构造及其动力学分析

第三章 仿人机器人模型构造及其动态跑步的稳定约束条件

第四章 仿人跑步机器人动态跑步的步态规划

第五章 机器人的动力学问题

第六章 总结与展望

参考文献：

附录

致谢