ZMP算法的四足步行機器人的步態(tài)規(guī)劃與平衡控制.pdf

1、四足步行機器人與輪式、爬行式和履帶式等移動機器人相比，有著更好的環(huán)境適應性，國內外研究者們已針對凹足步行機器人的穩(wěn)定行走問題進行了大量研究。本文重點研究了三個問題，即：四足步行機器人下肢的運動學和動力學模型的建立；機器人的步態(tài)規(guī)劃與仿真；機器人模糊控制系統的設計與仿真。論文主要工作如下：
　　 首先分析四足步行機器人結構特點，對自由度配置和本體結構進行設計；在桿件坐標系下，基于齊次坐標變換理論對四足步行機器人進行了正逆運動學的建

2、模，為后續(xù)的步態(tài)規(guī)劃奠定基礎；運用拉格朗日動力學方程對簡化的機器人模型在單腳支撐狀態(tài)進行了動力學建模，得到了一個用于控制的動力學模型。
　　 其次分析四足步行機器人步態(tài)規(guī)劃的基本原則和方法，步態(tài)控制方法采用基于模型的方法，分為3部分：身體姿態(tài)控制、步態(tài)控制和足部軌跡控制．由于機器人腿部關節(jié)剛性不夠和足部打滑等因素的影響，在足部軌跡控制中運動學規(guī)劃的軌跡與實際運動軌跡不相符，使機器人無法準確按照預先設計的方式運動。因此，在足部軌跡

3、控制中引入零力矩點(ZeroMomentPoint,ZMP)跡規(guī)劃方法。使用ZMP軌跡規(guī)劃方法的目的是為機器人規(guī)劃在地面支撐相時足部相對于軀體的運動軌跡.在支撐多邊形內規(guī)劃ZMP軌跡，可以從中找到機器人最佳行走步態(tài)。
　　 最后，四足步行機器人的動態(tài)平衡過程中，最重要的就是控制其ZMP點保持于穩(wěn)定區(qū)域內以維持平衡，而傳統的ZMP推算過程復雜計算繁瑣，要求知道當前機器人正在運動中的每個部件的位置向量、速度向量與加速度向量等。本文提