动态双足机器人建模及步态优化设计

摘要

双足机器人行走时的稳定性是重中之重。如何规划合适的运动步态是提高稳定性的关键,也是当今众多学者的研究热点。首先,采用多连杆结构进行双足机器人建模,并使用D-H矩阵描述这种连杆结构,建立其正逆运动学模型。然后,提出以稳定性和能耗为目标的多目标步态优化方案,通过构造惩罚函数求得多目标优化问题的Pareto最优解集。最后,在ADAMS平台上建立模型并和Matlab进行联合仿真,将踝关节、髋关节的侧向角速度和左腿质心在前向、侧向和竖直方向的速度与加速度作为对比指标,通过与原始倒立摆步态规划、遗传算法优化比较得出:多目标步态优化方案在动态双足机器人行走过程中具有更高的稳定性。因此,基于稳定性和能耗的多目标步态优化方法,能够为双足机器人稳定性的研究提供理论指导和改进方向。