异构双腿机器人步态规划与扰动平衡策略研究
双足机器人是一种可模拟人类行走功能的高级智能机器人，具有代替人类在危险环境下进行重复、高强度、高精度工作的能力。智能假肢的研究和应用就是其最好的说明。研究智能假肢来代偿残疾人残缺的肢体已经成为生物医学康复领域的一个重要部分。智能假肢的研究过程中需要残疾人装配假肢进行实验，但是由于残疾人本身的缺陷，无法进行大量的重复性实验。本文将智能仿生腿和双足机器人集成起来研究，提出一种新型机器人研究模式——异构双足机器人(Biped Robot with Heterogeneous Legs，BRHL)。 在论述异构双足机器人研究意义、内容和方法基础上，本文首先介绍了BRHL的组成结构及相关算法，同时也介绍了本文中使用的传感器系统。步态规划和扰动平衡策略是BRHL研究中的两个重要组成部分。步态规划保证BRHL可以具有拟人的步态特性，而扰动平衡是BRHL在受到外界干扰时应该采用的平衡策略。本文以线性倒立摆为理论依据，分析人体行走过程中重心轨迹和ZMP的关系，进行多环境下的步态规划并用预观控制对其COG轨迹进行平滑控制。 为了验证规划出来的各种步态数据，文章利用Java3D建立一个双足机器人模型，利用该模型可以对规划得到的各种步态进行仿真，从而有效地保证了步态数据的可行性和在实际应用中的安全性。在此基础上，本文还用规划得到的步态数据进行实物样机实验。 为了能够保证BRHL具有良好地抗干扰策略，需要对BRHL进行扰动平衡控制。本文提出一种新思路，首先分析人体在扰动过程中所采取的平衡策略，利用神经网络建立这种扰动平衡的数学模型，然后把这种模型应用到BRHL中。该种方法通过模拟正常人的平衡策略来达到扰动平衡控制策略，通过实验的分析和测试，证明该种方法具有很好的可行性。
异构双足机器人;步态规划;Java3D仿真;扰动平衡
东北大学
硕士
模式识别与智能系统
王斐
2010
中文
TP242.6
89
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）