双足机器人稳定行走步行模式的研究
双足机器人步行规划与控制方法研究的开题报告
双足机器人步行规划与控制方法研究的开题报告一、选题背景和意义：双足机器人是一种模拟人类步态的机器人，具有广阔的应用前景和研究意义。
随着机器人技术的不断发展，双足机器人在工业生产、服务机器人、救援机器人等领域有着广泛的应用。
然而，双足机器人的步行规划与控制是机器人技术中的难点和热点问题之一。
二、研究内容和目标：本研究将研究双足机器人的步行规划与控制方法，主要包括以下内容：1. 基础理论研究：分析双足机器人步行的动力学特性和控制原理，建立机器人步行控制系统的数学模型；2. 步态生成研究：研究双足机器人的步态生成算法，设计有效的步态规划方法，确保机器人步行平稳性和稳定性；3. 姿态控制研究：研究姿态控制算法，根据机器人的运动轨迹和姿态变化对机器人进行控制，保证机器人稳定运动；4. 实验验证：通过实验验证，检验所提出的步行规划与控制方法的有效性和可行性。
本研究的目标是设计一种高效、稳定的双足机器人步行控制方法，达到机器人行走平稳性、稳定性和自适应性要求，为双足机器人应用领域提供高效的技术支撑。
三、研究方法和步骤：本研究采用理论分析和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：1. 基础理论研究：深入理解双足机器人的动力学特性和控制原理，建立机器人步行控制系统的数学模型；2. 步态生成研究：研究双足机器人的步态生成算法，设计有效的步态规划方法；3. 姿态控制研究：研究姿态控制算法，根据机器人的运动轨迹和姿态变化对机器人进行控制；4. 实验验证：通过实验验证，检验所提出的步行规划与控制方法的有效性和可行性。
四、预期成果：通过本研究，预期可以得到以下成果：1. 可以深入理解双足机器人的动力学特性和控制原理，建立机器人步行控制系统的数学模型；2. 提出一种高效、稳定的步行规划方法，确保机器人步行平稳性和稳定性；3. 提出一种有效的姿态控制算法，保证机器人稳定运动；4. 通过实验验证，检验所提出的步行规划与控制方法的有效性和可行性。
双足机器人步态与路径规划研究的开题报告
双足机器人步态与路径规划研究的开题报告1. 研究背景与意义双足机器人是一种拥有双足摆动、稳定步行的机器人系统。
其足底传感器、惯性导航系统等技术可以使其具备复杂环境下高效稳定的行走能力，因此被广泛应用于人形机器人、救援机器人、服务机器人等领域。
双足机器人的步态与路径规划是其行走能力的核心，它们直接影响机器人的稳定性和效率。
因此，对双足机器人的步态与路径规划进行深入研究，对于提高双足机器人的稳定性和智能化水平、拓展其应用领域具有重要意义。
2. 研究目标本研究的目标是，通过理论分析和实验验证，深入研究双足机器人步态与路径规划的关系，探索优化双足机器人步态和路径规划的方法，提高其稳定性和行走效率。
具体而言，本研究将对以下问题进行深入探究：1. 双足机器人的步行模式与路径规划算法；2. 基于视觉传感器的双足机器人姿态估计；3. 双足机器人在复杂地形和障碍物下的路径规划和避障算法；4. 双足机器人步态和路径规划的在线优化算法。
3. 研究内容与方法本研究将结合理论分析和实验验证的方法，对双足机器人步态与路径规划进行深入研究。
具体而言，将从以下几个方面展开研究：1. 双足机器人的步行模式与路径规划算法通过对双足机器人的基础步态进行分析，探究其步行模式，建立数学模型。
基于此，结合路径规划算法，设计双足机器人的运动轨迹，使其能够实现高效稳定的步行。
2. 基于视觉传感器的双足机器人姿态估计利用双足机器人的传感器信息，通过视觉传感器对其姿态进行估计，为后续的路径规划和避障算法提供准确的基础数据。
3. 双足机器人在复杂地形和障碍物下的路径规划和避障算法针对双足机器人在复杂环境下的行走情况，设计相应的路径规划和避障算法，使机器人能够高效、安全地完成任务。
4. 双足机器人步态和路径规划的在线优化算法通过持续的数据采集和分析，设计在线优化算法，对双足机器人的步态和路径规划进行实时优化，提高其运动效率和稳定性。
4. 研究预期成果通过本研究，预期获得以下成果：1. 深入探究双足机器人步态和路径规划的关系，提出一种基于步态的路径规划方法；2. 设计一种基于视觉传感器的双足机器人姿态估计算法；3. 提出一种双足机器人在复杂环境下的路径规划和避障算法；4. 设计一种在线优化算法，能够实现双足机器人的实时优化步态和路径规划；5. 经过实验验证，验证本研究成果的有效性。
双足机器人行走步态平滑切换方法研究的开题报告
双足机器人行走步态平滑切换方法研究的开题报告一、选题背景随着机器人技术的不断发展，双足机器人作为一种具有较高应用价值的机器人被广泛关注和研究。
作为一种仿生机器人，双足机器人的行走步态模仿了人类的行走方式，具有更好的后退、转弯和通过不规则地形等特点。
但是，双足机器人的行走步态平滑切换仍然是一个重要且具有挑战性的问题，对其稳定性和可控性具有重要影响，因此需要进一步研究。
二、选题意义双足机器人的行走步态平滑切换是机器人稳定性和可控性的重要问题。
在实际应用中，双足机器人需要在不同的环境中行走，要求其具有较好的灵活性和适应性。
平滑的步态切换可以最大程度地保证机器人的稳定性和行走效率，因此对于双足机器人的日常应用和进一步发展具有重要意义。
三、研究内容本文旨在研究双足机器人行走步态的平滑切换方法。
具体内容包括：1. 双足机器人步态分析：通过分析双足机器人的步态，确定其步态切换的时机和方式。
2. 双足机器人控制算法研究：基于步态分析，设计双足机器人的控制算法，实现平滑步态切换。
3. 实验验证：使用实际双足机器人平台进行验证，评估所提出的控制算法的有效性和稳定性。
四、研究方法1. 文献综述法：对双足机器人行走步态平滑切换的研究现状进行总结和综述，明确本文的研究内容和问题。
2. 理论分析法：通过数学模型和仿真模拟等方法，对双足机器人步态进行分析，并设计控制算法。
3. 实验验证法：使用实际双足机器人平台进行验证，分析实验结果，评估所提出算法的有效性和稳定性。
五、预期成果本文拟实现双足机器人行走步态的平滑切换，研究成果包括：1. 提出一种基于步态分析的双足机器人控制算法，实现平滑步态切换。
2. 搭建实际双足机器人平台，对所提出算法进行实验验证。
3. 评估所提出算法的有效性和稳定性，为双足机器人的稳定行走提供技术支持。
六、研究计划本研究计划分为以下几个阶段：1. 阶段一（1-2周）：文献综述，了解双足机器人步态控制研究现状，明确本文的研究内容和问题。
被动双足机器人稳定性分析与步态控制的开题报告
被动双足机器人稳定性分析与步态控制的开题报告1. 研究背景被动双足机器人（Passive Biped Robot，PBR）是一种不依靠外部能量提供，通过重心控制维持自身平衡的运动机器人。
PBR的研究具有重要的理论和实践意义，可以应用于仿人机器人、救援机器人、工业生产等领域。
被动双足机器人稳定性是PBR研究的基础和关键，稳定性分析和控制是PBR研究的核心内容。
本文拟对被动双足机器人的稳定性分析和步态控制进行研究和探讨。
2. 研究目的本文旨在对被动双足机器人的稳定性进行分析和控制研究，具体包括以下几点：（1）分析被动双足机器人的稳定性问题，综合考虑机器人的结构、动力学和控制等因素，建立动力学模型和数学模型。
（2）通过研究被动双足机器人的步态规律，探讨机器人的运动方式和平衡控制策略，实现机器人的稳定行走。
（3）基于经典的步态控制算法和智能控制算法，设计控制器对机器人进行步态控制，通过仿真和实验验证控制效果。
3. 研究内容被动双足机器人稳定性分析与步态控制主要研究内容包括：（1）被动双足机器人的结构和动力学模型。
被动双足机器人是一种具有双腿和身体的运动平台，其结构和动力学特性对机器人的稳定性和行走能力影响很大。
本文将从机器人的结构和动力学模型出发，对机器人的力学特性进行分析和建模。
（2）被动双足机器人的稳定性分析。
稳定性是被动双足机器人研究的核心问题，本文将通过分析机器人的动力学方程，结合系统控制论的相关知识，对机器人的稳态和动态稳定性进行分析和评估。
（3）被动双足机器人的步态控制算法设计。
步态控制算法是被动双足机器人实现稳定行走的关键，本文将结合机器人的动力学模型和稳定性特性，设计基于经典控制算法和智能控制算法的步态控制器。
（4）被动双足机器人的仿真与实验验证。
仿真和实验验证是本文研究的重要环节，通过对机器人步态控制器的仿真和实验验证，验证控制算法的可行性和有效性。
4. 研究方法本文主要采用理论分析、模型建立、控制算法设计和仿真实验等方法进行研究。
基于重心的双足步行机器人步态规划及稳定性控制设计与研究的开题报告
基于重心的双足步行机器人步态规划及稳定性控制设计与研究的开题报告一、研究背景和意义随着科技的不断发展，双足步行机器人逐渐成为研究热点。
双足步行机器人具有人类化、灵活多变、适应性强等特点，可广泛应用于工业制造、医疗护理、救援救灾等领域。
然而，双足步行机器人的步态规划和稳定控制是其研究的关键问题之一。
本研究以重心为基础，探究双足步行机器人的步态规划和稳定性控制，旨在解决现有双足步行机器人在移动时的晃动、倾翻等问题，提高其行走稳定性和适应性，为双足步行机器人的应用提供更好的技术支持和思路。
二、研究内容和方法本研究的主要内容包括：1.双足步行机器人的步态规划：结合机器人的动力学特征，设计适合双足步行机器人的步态，以达到平稳、高效的行走，并实现移动的各种功能。
2.双足步行机器人的稳定性控制：基于机器人的重心运动控制，对机器人进行动态稳定分析，设计较优的控制算法，实现机器人行走过程中的稳定控制。
3.实验验证：通过对已有的双足步行机器人进行实验验证，检验所设计的步态规划和稳定性控制方法的有效性和实用性。
研究方法主要包括理论研究、仿真分析和实验验证。
通过建立数学模型、仿真计算和实际试验，探究双足步行机器人的步态规划和稳定性控制。
三、研究预期成果1.设计一种适应各种场景的双足步行机器人步态规划方法。
2.设计一种基于重心运动的稳定性控制算法，提高双足步行机器人的行走平稳性。
3.实验验证所提出的步态规划和稳定性控制方法的有效性，为双足步行机器人的实际应用提供技术参考和支持。
四、研究难点和工作计划1.研究难点鉴于双足步行机器人的复杂性，本研究的主要难点在于：（1）步态规划方法的设计要考虑到多种外部因素，如不同地形、有障碍物、所载重物等。
（2）稳定性控制算法的设计要提高机器人的整体稳定性，但不能牺牲机器人行走的灵活度和效率。
2.工作计划根据上述研究内容和难点，具体的工作计划如下：（1）文献调研和理论分析：对双足步行机器人的相关研究进行归纳总结，对步态规划、稳定性控制等关键问题进行理论分析和建模研究。
基于深度强化学习技术的双足机器人稳定行走研究
基于深度强化学习技术的双足机器人稳定行走研究近年来，随着人工智能技术的不断发展，深度强化学习技术已成为许多领域中的热门话题。
其中，基于深度强化学习技术的双足机器人稳定行走研究，备受关注。
本文将探讨这一领域的研究进展和前景。
一、双足机器人稳定行走问题双足机器人是模仿人类步态设计的机器人，随着机器人技术的发展，双足机器人已经可以用于许多领域，如救援、行业等。
但是，双足机器人在行走时经常会失去平衡，这影响了它的稳定性和可靠性。
稳定行走是双足机器人设计的重要问题。
它要求机器人不仅要能够平稳地行走，还要具备一定的适应性和反应能力，以应对不同的环境和场景。
二、深度强化学习技术在双足机器人稳定行走中的应用深度强化学习作为一种新兴的人工智能技术，已经广泛应用于机器人领域，尤其是在双足机器人稳定行走问题中得到了广泛应用。
强化学习是机器学习中的一种方法，它是通过试错的方式来学习。
与传统的机器学习不同，强化学习需要机器人不断地尝试和优化，以达到最佳结果。
深度强化学习是强化学习的一种方法，它使用深度神经网络来学习和决策。
深度强化学习技术在双足机器人稳定行走的应用主要有以下几点：1. 获得更加精准的感知信息深度强化学习技术可以帮助机器人获得更加精准的感知信息。
在行走时，机器人需要不断地感知周围的环境和地形，并根据这些信息进行调整和优化。
深度强化学习技术可以通过神经网络的学习和优化，使机器人获得更加精准的感知信息。
2. 提高机器人的决策能力深度强化学习技术可以帮助机器人提高决策能力。
在行走时，机器人需要不断地做出决策，以确保自身的稳定性和平衡性。
深度强化学习技术可以通过神经网络的学习和优化，使机器人做出更加精准的决策。
3. 提高机器人的适应能力深度强化学习技术可以帮助机器人提高适应能力。
在行走时，机器人需要适应不同的环境和场景，并做出相应的调整。
深度强化学习技术可以通过神经网络的学习和优化，使机器人适应更多的环境和场景。
三、深度强化学习技术在双足机器人稳定行走中的应用案例1. MuJoCoMuJoCo是一款基于物理仿真的双足机器人行走模拟器。
复杂路况下双足机器人稳定行走的设计与研究
4. 对实验数据进行整 理和分析，包括运动 学、动力学等方面。
5. 根据实验结果，对 双足机器人的稳定行 走性能进器人在复杂路况下的稳定性和适应性得 到了显著提升。
通过优化设计和控制算法，双足机器人的运动 性能得到了显著改善。
研究成果为双足机器人在实际应用中的稳定行 走提供了理论和实践依据。
3
提高双足机器人在复杂路况下的稳定性和适应 性，可为其在未知环境中的应用提供技术支持 。
国内外研究现状及发展趋势
01
国内外对于双足机器人的研究取得了一定的进展，但仍存在诸 多挑战。
02
复杂路况下的稳定行走研究已经引起广泛关注，但仍需要进一
步的研究和发展。
发展趋势主要体现在提高机器人的自主性、适应性和鲁棒性，
复杂路况对双足机器人的挑战
步态变化
复杂路况下，双足机器人需要具备多种不同的步态以适 应不同路面条件，如跨越障碍物、上下楼梯等。
平衡控制
由于路面条件的不确定性和变化性，双足机器人的平衡 控制变得更加困难，需要在运动过程中不断调整身体姿 态以保持稳定。
环境交互
双足机器人在复杂路况下需要与周围环境进行交互，如 识别障碍物、地形变化等，这需要机器人具备一定的感 知和决策能力。
复杂路况下双足机器人稳定行走 的设计与研究
xx年xx月xx日
contents
目录
• 引言 • 双足机器人的研究 • 复杂路况对双足机器人的影响 • 双足机器人稳定行走的设计 • 实验与分析 • 总结与展望
01
引言
研究背景与意义
1
机器人技术的不断发展，双足机器人在许多领 域具有广泛应用前景。
2
复杂路况下双足机器人稳定行走对于实现其移 动自主性和实用性具有重要意义。
双足机器人步态规划及其应用研究
本文以髋关节的X方向轨迹为函数变量对其余各关节轨迹进行相 应表述,并根据ZMP的稳定性约束条件、行走过程中的速度约束 条件采用粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对相 关参数进行了优化。根据优化前后的ZMP数据对比,发现其稳定 裕提高了,步行稳定性增强了,充分证明了该优化方法的有效性。
因此,研究双足机器人的步态规划和应用具有重要的现实意义。 双足机器人的运动学研究,即各关节角变量与其各运动连杆之间 的联系,主要包含基础,在此基础之上,通过 机器人的逆运动学实例推导出各关节的求解过程,并介绍了双足 机器人步行稳定性的中常用的判定依据,即零力矩点(Zero Moment Point,ZMP)。不论是单脚支撑阶段还是双脚支撑阶段只 有当ZMP落在支撑脚的稳定区域,双足机器人才不会发生翻倒情 况。
另一方面根据前文介绍的三维线性倒立摆步态规划和PSO优化算 法并结合DARwin-OP2的相关参数实现了DARwin-OP2机器人的稳 定步行,充分证明了三维线性倒立摆步态规划的可行性。
双足机器人步态规划及其应用研究
双足机器人具有很好的机动性与环境适应能力。然而,双足机器 人的步行系统是一个内在的不稳定系统,该步行系统动力学特性 非常复杂,包含多个变量,存在强耦合、非线性和变结构等特点, 也因此一直是机器人领域研究的热点和难点之一。
又由于双足机器人的研究涉及到机械力学、自动化学、计算机 学、电子信息学、人工智能、材料学等众多领域。所以,双足机 器人的整体研究水平不仅反映了一个国家自动化与智能化的发 展状况,而且还代表着一个国家的综合科技实力。
双足机器人的步态规划研究,即通过特定的方法得出机器人各关 节角度轨迹随着时间变化而呈现规律性。本文采用三维线性倒 立摆的方法从前向和侧向两个维度规划处其质心的运动轨迹,再 利用质心与各关节运动约束条件从而求得各个关节的角度,进而 实现双足机器人的步态规划。
复杂路况下双足机器人稳定行走的设计
THANKS
谢谢您的观看
复杂路况下双足机器人稳定 行走的设计
汇报人： 2024-01-02
目录
• 引言 • 双足机器人稳定行走的基本原
理 • 复杂路况对双足机器人稳定行
走的影响 • 双足机器人的设计与优化 • 实验与验证 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
背景
随着科技的不断发展，双足机器人在许多领域具有广泛的应用前景，如服务、 救援、探索等。然而，在复杂路况下，双足机器人的稳定行走仍面临诸多挑战 。
意义
设计出能够在复杂路况下稳定行走的双足机器人，对于提高机器人性能、拓展 应用领域、推动相关技术的发展具有重要意义。
国内外研究现状
01
国内研究现状
国内在双足机器人稳定行走方面取得了一定的成果，如XX大学研制的
双足机器人能够在平坦路面上实现稳定行走，但面对复杂路况仍存在不
足。
02
国外研究现状
国外在双足机器人技术方面处于领先地位，如XX公司和XX大学合作开
硬件设备
使用高性能的伺服电机和 传感器，确保机器人的稳 定性和精确性。
软件算法
采用先进的控制算法和优 化算法，实现机器人的稳 定行走和自主导航。
实验结果与分析
稳定性
01
通过实验验证，双足机器人在复杂路况下能够保持稳定的行走
姿态，无明显晃动或失步现象。
适应性
02
机器人能够适应不同地形和路况，包括崎岖不平的地面、楼梯
发的双足机器人能够在崎岖路面上实现稳定行走，但成本较高，难以大
规模应用。
03
发展趋势
复杂路况下双足机器人稳定行走的设计
02
双足机器人的基本原理
双足机器人的结构与特点
结构
双足机器人通常由腿部、关节、 髋部和躯干等部分组成，具有与 人类相似的双足结构，以便在复 杂路况下稳定行走。
特点
双足机器人具有高度的灵活性和 适应性，能够适应不同地形和环 境，实现复杂动作和姿态的调整 。
双足机器人的运动学与动力学
运动学
研究双足机器人的空间位置和姿态变 化，通过分析机器人的步态和行走轨 迹，实现稳定行走和姿态调整。
实验结果与分析
平坦路面
在平坦路面上，双足机器人能 够稳定行走，步态自然，无明
显晃动。
坡度路面
在坡度路面上，双足机器人能 够根据坡度调整步态，保持稳 定行走。
崎岖路面
在崎岖路面上，双足机器人能 够跨越障碍，保持稳定行走， 但需要更复杂的控制策略。
障碍路面
在存在障碍的路面上，双足机 器人能够绕过障碍，保持稳定 行走，但需要更精确的传感器
国外研究现状
与国内相比，国外在双足机器人稳定 行走方面的研究起步较早，技术相对 成熟。一些国际知名的机器人研究机 构和高校在双足机器人的行走稳定性 、动态适应能力等方面取得了重要突 破。
现状总结
虽然国内外在双足机器人稳定行走方 面都取得了一定的研究成果，但仍存 在许多挑战和问题需要解决。例如， 如何提高机器人在复杂地形、不同路 况下的适应能力和稳定性，如何实现 更加智能的行走控制等。因此，对复 杂路况下双足机器人稳定行走的设计 研究具有重要的现实意义和理论价值 。
动力学
研究双足机器人的力和运动之间的关 系，通过优化机器人的驱动力和关节 角度，提高行走效率和稳定性。
双足机器人的稳定性分析
静态稳定性
指双足机器人在静止状态下保持平衡的能力，通过合理设计机器人的重心位置和 支撑点分布来实现。
双足机器人拟人步态规划与稳定性研究
双足机器人拟人步态规划与稳定性研究一、内容概要本文针对双足机器人的拟人步态规划与稳定性展开深入研究。
文章首先介绍了双足机器人的发展背景与现状，指出了当前双足机器人研究领域中存在的问题与挑战。
在此基础上，文章重点探讨了双足机器人的拟人步态规划原理和稳定性控制方法。
拟人步态规划部分详细阐述了如何根据双足机器人的解剖结构、动力学特性以及运动目标，设计出符合人类行走特性的步态规划算法。
稳定性控制方法则主要研究了在各种行走状态下，如何通过调整双足机器人的肢体姿势和关节角度，以提高其行走稳定性和舒适性。
为实现拟人步态规划的稳定控制，文章提出了一种基于仿生学原理的优化控制策略。
该策略结合了模糊逻辑控制和梯度下降法的思想，能够根据实时采集的双足机器人姿态数据，动态调整控制参数，从而实现步态规划与稳定控制的有效结合。
为了验证所提算法的有效性，文章在仿真环境中进行了大量的实验验证。
实验结果表明，与传统控制方法相比，所提出的仿生优化控制策略在双足机器人的拟人步态规划和稳定性控制方面具有显著的优势。
文章总结了研究成果，并展望了未来双足机器人研究的发展方向。
指出通过进一步研究双足机器人的感知与认知能力，实现更高程度的自主步态规划和适应性操控，将是未来研究的重点和难点。
1. 双足机器人的发展和应用前景随着科技的不断发展，机器人已经逐渐成为我们生活中不可或缺的一部分。
双足机器人作为一种模仿人类行走方式的高科技产品，吸引了广泛关注。
双足机器人的发展可以追溯到上世纪六十年代，但直到近年来，随着控制理论、传感器技术及材料科学等领域的飞速进步，双足机器人才得到了快速发展。
尤其是近年来，一系列突破性的研究成果面世，如Boston Dynamics公司推出的双足机器人“大狗”(BigDog)，以及最新的“阿尔法”(Alpha)和“里约”(Rio)双足机器人，充分展示了双足机器人在运动性能、稳定性和自主导航等方面的潜力。
尽管双足机器人在实验室环境中已取得令人瞩目的成果，但其在实际应用中仍面临诸多挑战，特别是在复杂的地形环境下，如何保证双足机器人的稳定性和安全性成为了亟待解决的问题。
动态双足机器人有限时间稳定性分析与步态优化控制
背景意义研究背景与意义研究内容与方法研究内容与方法论文结构本文共分为六章，第一章为引言，介绍研究背景和意义，以及研究内容和方法；第二章为动态双足机器人数学模型的建立；第三章为有限时间稳定性分析；第四章为步态优化控制；第五章为实验验证；第六章为结论与展望。
要点一要点二主要内容概括本文通过对动态双足机器人进行数学建模、有限时间稳定性分析和步态优化控制研究，以提高机器人的运动性能和适应性。
具体包括建立动态双足机器人数学模型、基于有限时间稳定性的分析方法对机器人步态进行稳定性分析、基于优化控制理论对机器人步态进行优化设计、通过实验验证理论分析和优化设计的有效性等方面。
论文结构概述双足机器人模型建立030201稳定性分析有限时间稳定性条件步长与步频的关系地面摩擦系数、坡度、障碍物等地面条件对双足机器人的稳定性有影响。
地面条件的影响关节角度的调整步态规划基于零动力学理论的步态规划01考虑不平坦地形和障碍物02实时调整步态03稳定边界控制控制策略设计适应不同行走条件的控制策略基于强化学习的控制策略基于模拟平台的验证实际机器人平台的验证控制器实现与验证软件平台机器人操作系统采用XX开发环境，具有丰富的软件库和工具，方便实验的进行。
硬件平台本实验所使用的双足机器人硬件平台由XX公司开发，具有较高的性能和稳定性。
实验环境实验场地选择在XX实验室，具有较好的实验条件和安全保障。
实验平台介绍稳定性分析通过给机器人施加不同的外部干扰，观察机器人的稳定性和响应情况。
步态优化通过对机器人的运动学和动力学模型进行分析，优化机器人的步态，使其在行走过程中更加平稳和高效。
实验结果展示结果分析与讨论稳定性分析结果在外部干扰下，机器人表现出较好的稳定性和响应能力。
通过对实验数据的分析，可以得出机器人的稳定性与控制参数之间的关系。
步态优化结果通过对机器人的步态进行优化，机器人在行走过程中的平稳性和效率得到了提高。
同时，通过对优化前后的数据进行对比分析，可以得出优化效果的定量评估。
《双足机器人步态规划与控制研究》范文
《双足机器人步态规划与控制研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，双足机器人逐渐成为机器人领域的研究热点。
步态规划与控制作为双足机器人的核心技术，其研究对于提高机器人的运动性能、稳定性和灵活性具有重要意义。
本文将就双足机器人步态规划与控制的研究进行深入探讨，以期为相关领域的研究者提供一定的参考。
二、双足机器人步态规划1. 步态规划的基本概念步态规划是指为双足机器人设计合理的行走方式，使其能够模拟人类行走的姿态和动作。
步态规划的目的是使机器人能够在各种环境下稳定行走，同时保持一定的运动速度和灵活性。
2. 步态规划的方法目前，双足机器人的步态规划方法主要包括基于规则的方法、基于优化的方法和基于学习的方法。
基于规则的方法是通过设定一系列规则来控制机器人的行走，如基于零力矩点的步态规划方法；基于优化的方法是通过优化算法来寻找最优的步态，如基于遗传算法的步态优化；基于学习的方法则是通过机器学习技术来使机器人学习人类的行走方式。
3. 步态规划的挑战与解决方案在步态规划过程中，需要解决的主要问题是机器人的稳定性和灵活性。
为了解决这些问题，研究者们提出了多种方法，如采用多级控制系统、引入力反馈技术、优化机器人的结构等。
此外，还需要考虑机器人的运动范围、能耗等问题，以实现高效的步态规划。
三、双足机器人控制技术1. 控制系统的基本构成双足机器人的控制系统主要包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于获取机器人的状态信息，如位置、速度、力等；控制器根据传感器的信息对机器人的运动进行规划和控制；执行器则负责驱动机器人的关节运动。
2. 控制算法的研究与应用常见的双足机器人控制算法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制算法简单易行，适用于大多数情况；模糊控制则能够处理不确定性和非线性问题；神经网络控制则能够模拟人类的思维过程，使机器人具有更高的智能性。
在实际应用中，需要根据机器人的具体需求和环境选择合适的控制算法。
《双足机器人步态规划与控制研究》范文
《双足机器人步态规划与控制研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，双足机器人已经成为现代机器人技术研究的热点之一。
双足机器人以其类似人类的行走方式，具有更高的灵活性和适应性，在服务、救援、军事等领域具有广泛的应用前景。
然而，要实现双足机器人的稳定行走，需要进行步态规划和控制研究。
本文旨在探讨双足机器人步态规划与控制的相关问题，以期为双足机器人的研究与应用提供一定的理论依据和技术支持。
二、双足机器人步态规划步态规划是双足机器人行走的基础，它决定了机器人的行走方式、速度和稳定性。
目前，常见的步态规划方法包括基于规则的方法、基于优化的方法和基于学习的方法。
1. 基于规则的步态规划基于规则的步态规划是根据预先设定的规则和逻辑，使机器人按照一定的步态行走。
这种方法简单易行，但需要针对不同的环境和任务进行规则调整，具有一定的局限性。
针对双足机器人的步态规划，需要考虑到机器人的身体结构、关节运动范围、地面情况等因素，制定出合适的步态规划规则。
2. 基于优化的步态规划基于优化的步态规划是通过建立数学模型，利用优化算法求解最优的步态。
这种方法可以根据机器人的任务和环境变化，自动调整步态参数，具有更好的适应性和灵活性。
常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、动态规划等。
3. 基于学习的步态规划基于学习的步态规划是通过学习人类或其他生物的行走方式，使机器人模仿或自主学习步态。
这种方法需要大量的学习数据和计算资源，但可以使机器人具有更高的智能和灵活性。
常用的学习方法包括深度学习、强化学习等。
三、双足机器人控制研究双足机器人的控制是实现稳定行走的关键。
目前，常见的控制方法包括基于模型的控制、基于学习的控制和混合控制。
1. 基于模型的控制基于模型的控制是根据机器人的运动学和动力学模型，利用控制器对机器人进行控制。
这种方法需要建立准确的模型，并针对不同的任务和环境进行调整。
常见的控制器包括PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等。
仿人形机器人双足动态步行研究
仿人机器人两足动态行走研究1.本文概述随着技术的飞速发展，仿人机器人已成为机器人领域的一个重要研究方向。
两足动态行走作为仿人机器人的核心技术之一，不仅影响机器人的稳定性和灵活性，还直接影响其在复杂环境中的适应性。
本文旨在深入探讨仿人机器人的两足动态行走技术，分析现有技术的优缺点，提出一种新的两足动态步行控制策略。
本文将从步态生成、平衡控制、能量优化等方面对目前仿人机器人两足动态行走的研究成果进行详细回顾和总结。
本文将分析现有技术在实际应用中面临的问题和挑战，如对复杂地形的适应性、行走稳定性、能量效率等。
针对这些问题，本文将提出一种基于生物力学原理和先进控制算法的两足动物动态行走控制策略。
该策略旨在提高仿人机器人在不同环境中的行走稳定性和适应性，同时优化能耗。
该研究不仅有助于仿人机器人两足动态行走技术的发展，也为机器人在复杂环境中的应用提供了新的思路和方法。
通过本研究，有望为仿人机器人的发展做出贡献，并为相关研究和实际应用提供参考。
2.仿人机器人两足动态行走的理论基础仿人机器人两足动态行走研究是机器人领域的一个重要分支，涉及机械工程、电子工程、控制理论、计算机科学和生物力学等多个学科的交叉与融合。
本节将详细介绍两足动态行走的理论基础，为后续研究奠定坚实的理论基础。
两足行走的生物力学原理是研究人类行走模式的基础，对仿人机器人行走系统的设计具有重要的指导意义。
人类行走的生物力学特征包括行走周期、步态分析、关节运动学、肌肉动力学等。
通过深入研究这些原理，我们可以更好地理解人类行走的复杂性，并将其应用于机器人设计。
在两足行走过程中，保持动态平衡和稳定性对人形机器人至关重要。
动态平衡涉及机器人在运动过程中对外部干扰的响应能力，而稳定性控制确保机器人在各种行走条件下保持平衡状态。
这需要综合考虑机器人的质量分布、关节刚度和地面条件等因素，并通过先进的控制算法实现。
步态规划是指为机器人设计合适的行走模式，使其高效稳定地行走。
两足式自走机器人实验报告
两足式自走机器人实验报告本实验旨在设计和制作一种能够实现自主行走的两足式机器人，并通过实验验证其稳定性和行走能力。
通过该实验，能够加深对机器人结构和运动控制的理解，同时探索机器人在不同环境下的适应能力。
实验原理：两足式机器人是一种模仿人类步行的机器人，其设计灵感来源于人类运动生理学和动物运动机制。
在机器人的机械结构上，通常采用两条类似于人的双腿，脚部配有足底传感器以获取地面信息。
控制系统利用回馈控制和动态平衡算法，实现机器人的稳定行走。
实验步骤和结果：1. 设计和制作机器人的机械结构：根据机器人的预期功能和要求，设计机器人的双腿结构，选择合适的材料进行制作。
通过螺旋电机和关节连接完成机械结构的组装。
2. 完成机器人的电子设计和控制系统的搭建：设计机器人的电子线路，包括传感器、执行机构和控制芯片等。
设置动态平衡算法和运动控制程序，并进行算法调试和优化。
3. 进行机器人的行走实验：将机器人放置在光滑的地面上，通过控制程序操控机器人进行行走。
观察机器人步态和姿态的稳定性，记录机器人的行走速度和穿越障碍物的能力。
通过实验，我们得到了以下结果：1. 机器人能够实现基本的稳定行走：机器人能够通过动态平衡算法保持两腿的平衡，保证机器人不倒下。
虽然在初期的测试中机器人有时会出现摇晃和摆动的情况，但经过算法的调优和参数的优化，机器人能够保持更好的稳定性。
2. 机器人的行走速度较慢：由于机器人使用的是电机驱动的关节，其速度受到电机的转速限制。
因此，机器人的行走速度相对较慢，需要进一步优化驱动系统以提高机器人的运动速度。
3. 机器人的障碍物穿越能力有待提高：在穿越障碍物的实验中，机器人会遇到平衡和稳定性的挑战。
当障碍物高度较高时，机器人容易失去平衡而倒下。
因此，需要改善机器人的感知和控制系统，提高其在复杂环境中的适应能力。
实验总结：通过本实验，我们成功设计和制作了一种两足式自走机器人，并验证了其行走能力和稳定性。
实验结果表明，机器人能够实现基本的稳定行走，但其行走速度和穿越障碍物的能力还有待提高。
复杂路况下双足机器人稳定行走的设计与
复杂路况下双足机器人稳定行走的设计与实现contents •引言•双足机器人的设计与实现•复杂路况下的稳定行走算法•实验与分析•结论与展望•参考文献目录CHAPTER引言研究背景与意义背景随着机器人技术的不断发展，双足机器人作为一种仿生机器人，具有人类相似的行走能力和适应复杂环境的能力，在军事、救援、服务等领域具有广泛的应用前景。
然而，在复杂路况下，双足机器人的行走稳定性面临着极大的挑战。
因此，研究复杂路况下双足机器人的稳定行走具有重要的实际意义。
意义通过对复杂路况下双足机器人稳定行走的关键技术进行研究，可以解决双足机器人在复杂环境下的适应性问题，提高其行走的稳定性和适应性，从而为军事、救援、服务等领域提供更加智能、高效、安全的支持。
现状目前，国内外学者针对复杂路况下双足机器人的稳定行走进行了广泛的研究，取得了许多重要的成果。
例如，一些研究者通过对双足机器人的步态进行优化，提高了机器人的行走速度和稳定性；还有一些研究者通过引入先进的控制算法，实现了对双足机器人行走姿态的精确控制。
然而，由于复杂路况的多样性和不确定性，双足机器人在行走过程中仍然面临着姿态不稳定、能量消耗大等问题。
发展未来的研究将进一步深入探讨复杂路况下双足机器人稳定行走的机制和方法，结合多传感器信息融合、机器学习等技术，实现对双足机器人行走状态的准确感知与控制，提高机器人的适应性和鲁棒性，为实际应用奠定更加坚实的基础。
研究现状与发展CHAPTER双足机器人的设计与实现结构概述每条腿由大腿、小腿和脚组成，大腿和小腿之间通过关节连接，脚部设计能够提供摩擦力，保持机器人在不同地面上的稳定性。
腿部设计关节驱动设计传感器系统设计CHAPTER复杂路况下的稳定行走算法实时计算最优路径考虑不确定性和扰动需要精确的模型和参数基于动态规划的稳定行走算法基于强化学习的稳定行走算法通过试错学习稳定行走01适应性和自适应性02需要大量的数据和计算资源03结合动态规划和强化学习的优点基于混合模型的稳定行走算法需要同时处理多个模型和参数具有更高的灵活性和适应性CHAPTER实验与分析实验设定与场景构建030201实验结果与分析结果对比与讨论结果对比探讨影响双足机器人稳定行走的关键因素，以及未来改进和优化的方向。
双足机器人的行走控制与仿真
双足机器人的行走控制与仿真双足机器人是一种复杂的人造机器人，它可以模拟人类的步态进行行走。
在当今科技的发展中，双足机器人的应用越来越广泛，例如在残疾人康复、足球比赛和军事领域等方面都起着重要的作用。
为了实现双足机器人的高效和安全行走，需要进行行走控制和仿真的研究。
一、双足机器人的行走控制在双足机器人的行走控制中，主要有以下几个方面的技术：1. 步态规划步态规划是指为双足机器人规划一套合理的步态方式，让机器人可以稳定地进行行走。
在步态规划中，需要考虑足端和身体的着地位置、步态周期、步幅和步速等因素。
通过这些规划，可以使双足机器人实现更加灵活、平稳的步态。
2. 动力学控制动力学控制是指控制机器人进行行走时，根据机器人当前的状态、环境变化和任务需求，及时调整机器人的姿态，实现稳定的步态。
在动力学控制中，需要考虑机器人的平衡性、稳定性和动态性。
3. 路径跟踪控制路径跟踪控制是指通过计算机控制双足机器人的步伐，由计算机控制机器人按照预设的路径进行行走。
这种控制方法可以更加稳定地控制机器人步态，减少机器人的倒地风险。
二、双足机器人的仿真双足机器人的仿真是指通过计算机模拟实际的机器人操作和环境，以验证双足机器人的行走控制算法和策略。
通过仿真，可以更加准确地评估双足机器人的性能，从而为实际应用提供优秀的参考。
1. 建立仿真模型建立双足机器人的仿真模型是仿真的首要步骤。
在建立仿真模型时，需要考虑双足机器人的几何结构、质量、动力学特性等因素。
通过数学建模和仿真建模软件，可以构建出一个符合实际情况的双足机器人模型，以便进一步进行仿真分析和测试。
2. 仿真分析仿真分析是通过模拟实际情况，测试控制算法和策略的有效性。
在仿真分析中，可以模拟不同的运动状态、环境因素和操作要求，验证不同的控制方案和策略。
仿真分析可以大幅度缩短实际测试时间和成本，并可以重复测试以进行验证。
3. 仿真优化双足机器人的仿真优化是指通过仿真结果分析，改进双足机器人的行走控制算法和策略，提高双足机器人的稳定性、灵活性和交互性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
所示．
右 图５ 双足机器人运动学模型
０．０８ ０．嘶 ０．０４ ０．０２ ｇ ＼ 型０
囊一０．０２
蟋一０．０４ 一Ｏ．０６ —０．０８
图４
ｔ／ｓ
（ｂ）Ｙ方向
双足机器人质心轨迹
由于质心位置与机器人左右髋关节的相对位 置保持不变，故可通过质心的轨迹求解出左右髋关 节的轨迹． １．５ 双足机器人机构的逆运动学求解
步行模式离线生成方法
１．１方法介绍 通过给定的步行参数（步长、步高、步行周期
等），规划Ｊ叶Ｉ机器人行走过程中足部轨迹及ＺＭＰ 轨迹，再通过ＺＭＰ方程式计算出质心轨迹，进而由 逆运动学求解得出机器人的空间位姿，这种方法即 为基于ＺＭＰ的步行模式生成方法．
ＺＭＰ的概念最早由南斯拉夫的伍科布拉托维 奇提出…Ｊ，经过几十年的发展现在已经成为机器 人稳定行走的重要判据，是机器人步态规划的重要 工具．本文通过桌子一小车模型来描述行走过程中 ＺＭＰ的变化．
表１步行参数
参数
单脚支撑时间／ｓ 双脚支撑时间／ｓ
步行周期／ｓ 步ｔ‘．１ｍ 步高／ｍ
两脚间的距离／ｍ 质心高度／ｍ 小腿长度／ｍ 大腿ｌ乏度／ｍ
数一Ｏ
Ｏ●Ｏ ｎ ｎ ｎ ｎ
ｎ 值一：４：，町Ｍ％站∞
由于踝关节中心与足部质心的相对位置保持 不变，故可由足部质心的轨迹，求解出踝关节的 轨迹．
万方数据
东南大学学报（自然科学版）
起，式（６）并在一起，写成矩阵的形式，则有
（工唧）：］ｈ＋６－ｃ
（ｘ：呷）２
ａ２
ｂ２ ｃ２
ａ３
●● ●
●● ●
（工一）＾，一 （Ｘ：。）ｊ
。．ｂ，ｖ—ｌ
ａｊｒ
（Ｙ一）： （ｙ一）ｚ
（），一）Ⅳ一 （ｙ一）：
ａｌ＋ｂＩ ｃｌ
１厂Ｙｌ
口：
６： ｃ：
０ ｙ：
％ ‘．
·．
０ｉ
·．． ６＾，一．
ｃ＾，一， １１），＾，一。
第３９卷
ｔ／ａ
（ａ）足部质心在Ｘ方向的位移
．
｝
左足
昌 ＼
渔
迥
右足
／
Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｅ＼簿掣
Ｏ仉Ｏ
ｔ／ｓ
（ｂ）足部质心在ｙ方向的位移
Ｏ 傩町∞：ｇ阱∞位叭Ｏ叫 ｔ／ｓ
（ｃ）足部质心在Ｚ方向的位移
图２足部质心轨迹规划
１．３ ＺＭＰ的轨迹规划 由足部的轨迹，可对行走过程中的ＺＭＰ进行
简单的规划，假定在单脚支撑期，ＺＭＰ落在单脚支 撑范围内，在双脚支撑内，ＺＭＰ沿直线运动切换到 下一个支撑脚．
Ｘｚｍｐ硝一≯
（１）
‰，２＿），一≯
（２）
图１桌子一小车模型
１．２足部轨迹规划 为了方便分析，在进行轨迹规划时做如下假
设：①双足机器人在行走过程中前进方向为ｘ轴 正方向；②行走过程中左右脚关于ｙ轴对称；③行 走过程中总质心在ｚ方向上的高度保持不变；④ 迈步过程中脚板与地面保持平行．
一个完整的步行周期包括左右脚２个单脚支 撑期和２个双脚支撑期共４部分¨５｜．通过临床医 学检验可知，每个双脚支撑期大约占１６％，而一个 单脚支撑期约占３４％．设定仿真系统中双足机器 人行走过程中的步行参数如表１所示，则双足在ｘ 方向的轨迹可由起步点与落脚点的空间位置、速度 及加速度的坐标值组合成的一个５次多项式拟合 求得，在ｙ方向的轨迹为２条直线，在Ｚ方向的轨 迹可由起步点、脚步抬起最高点、落脚点的空间位 置、速度及加速度的坐标值生成的６次多项式拟合 求得．根据假设条件及步行参数，规划出的足部质 心轨迹在４个步态周期内的轨迹曲线如图２所示．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｗａｌｋｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｚｅｒｏ ｍｏｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔ（ＺＭＰ） ａｎｄ ｐｒｅｖｉｅｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｌｋｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ（ｓｔｅｐ ｌｅｎｇｔｈ，ｓｔｅｐ ｈｅｉｇｈｔ，ｃｙｃｌｅ ｔｉｍｅ ｅｔｃ．）ａｎｄ ＺＭＰ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓ，ｔｈｅ ＣｏＭ（ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｍａｓｓ）ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｉｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｂｙ Ｂ－ ｓｉｎｇ ａ ｃａｒｔ—ｔａｂｌｅ ｍｏｄｅｌ．ａｎｄ ａ ｒｏｂｏｔ ｓｔａｔｅ ｉＳ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｂｙ ｉｎｖｅｒｓｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｅｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌａｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ＺＭＰ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ｓｔａｔｅ．Ｇａｉｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ０１１ ｗａｌｋｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉＳ ｉｍｐｏｓｅｄ ｉｎｔｏ ＡＤＡＭＳ ａｓ ｃｏｎｔｒ０１ ｓｉｇｎａｌｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ＡＤＡＭＳ／Ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ．Ｅｒｒｏｒｓ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉＳ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂｙ Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ．Ｉｎ ｔｈｅ ＡＤＡＭＳ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｕｎｉｔｅｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｗａｌｋ ｓｔａｂｌｙ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｉｌｆｙ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｗａｌｋｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｐｅｄ ｒｏｂｏｔ；ｚｅｒｏ ｍｏｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔ；ｗａｌｋｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ；ｐｒｅｖｉｅｗ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｕｎｉｔｅｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
方程为
ｘｚｍｐ＝ａｉｘＪ—Ｉ＋６ｌ上ｊ＋ａｉｘｉ＋１ ）７ｚｍｐ＝ａｆ）７ｊ一１＋ｂｉｙｉ＋ａｉｙｉ＋１
（５） （６）
（ｂ）Ｙ方向的ＺｂｌＰ轨迹 图３ ＺＭＰ轨迹规划
式中，ａｆ三一ｚ／ｇＡｔ２，ｂｆ三２ｚ／（ｇＡｔ２）＋ｌ，ｇ＝９．８
ｍ／ｓ２，Ａｔ＝１ ｍｓ．
将对应于时间段ｌ，２，…，Ⅳ的式（５）并在一
本文根据日本学者Ｋａｊｉｔａ提出的基于预观控 制的步行模式生成器理论¨０【，对基于ＺＭＰ的步行 模式离线生成方法及带有预观控制系统的步行模 式在线生成方法进行了研究，并对离线方法生成的 步行模式进行仿真验证．通过对双足机器人行走过 程中足部轨迹及零力矩点（ｚｅｒｏ ｍｏｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔ， ＺＭＰ）轨迹进行规划，得到机器人行走过程中的质 心轨迹，由运动学模型得到其行走过程中步行姿 态，预观控制器利用未来目标ＺＭＰ参考值和双足 机器人的状态计算控制输入，进而对机器人进行行 走控制，并在三维软件Ｐｒｏ／Ｅ中对双足机器人进行 建模，导人动力学仿真软件ＡＤＡＭＳ中，利用Ｍａｔ． １ａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立虚拟样机的控制系统对双足机 器人的离线步行模式进行稳定行走联合仿真验证， 结果表明双足机器人可实现稳定的行走效果．
度多，动力学系统复杂，其运动的稳定性很难保证． 如何进行双足机器人行走步态的设计以适应
不同路况下动态稳定行走的需要已经成为双足机 器人动态行走的关键．双足步行机器人的步态规划 方法主要有以下几种：①早期步行模式规划方法 是利用记录人类行走的数据通过模拟人类行走过 程中关节角度的变化，来进行双足机器人稳定行走 步态规划［３１；②将神经元振动网络用于双足步行 机器人３Ｄ空间内关节轨迹生成，并采用谐波平衡 法和遗传算法来决定网络的连接权值进行机器人 行走规划Ｈ１；③将ＺＭＰ稳定性原则应用到双足步
双足机器人的研究历史已有近４０年，早在 １９６８年，美国通用公司试制了一台名为“Ｒｉｇ”的操 纵型双足机器人，揭开了双足机器人研究的序 幕…．目前双足机器人已取得了一些重要成果，尤 其是近几年来随着驱动器、传感器、计算机软硬件 等相关技术的发展，出现了大量的机器人样机，不 仅实现了平地步行、上下楼梯和上下斜坡等步态， 有的还能实现跑步、弹跳及跳舞等动作，但是双足 机器人距离实用化尚有距离，主要原因就是步态综 合问题还没有彻底解决旧Ｊ，步态综合之所以困难 是由于双足机器人是一个复杂的多刚体系统，自由
万方数据
第２期
韩亚丽，等：双足机器人稳定行走步行模式的研究
２３９
行机器人步态轨迹和控制中，提出了带上体补偿的 双足步行机器人的控制策略等。５１；④基于倒立摆 模型的步行模式生成方法∞１ｊ；⑤近年来，神经网 络、遗传算法及各种优化算法已广泛地被用于双足 机器人步态轨迹设计，以期获得输入能量最小和峰 值力矩等优化步态【８圳．这些步态规划方法，大都 是在机构关节角度变量设计可行域内求解空间变 量组合的问题，双足机器人的行走是一个动态过 程，在行走过程中不仅要保证系统能够实现动态的 协调运动，而且要保证系统的实时稳定性，故寻求 一种合理优化的稳定行走步行模式一直是研究者 们多年来致力研究的课题．
摘要：研究了一种基于零力矩点（ＺＭＰ）预观控制系统的双足机器人稳定行走步行模式生成方 法．通过对双足机器人行走过程中行走参数及ＺＭＰ轨迹进行规划，计算出机器人行走过程中的 质心轨迹．由运动学模型求解出其行走过程中步行姿态，预观控制器利用未来目标ＺＭＰ参考值 和双足机器人状态计算控制输入，对机器人进行稳定行走控制．最后采用ＡＤＡＭＳ和Ｍａｔｌａｂ／ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ联合仿真技术对离线步行模式进行仿真验证，仿真结果表明双足机器人虚拟样机可实 现稳定行走效果． 关键词：双足机器人；零力矩点；步行模式；预观控制；联合仿真 中图分类号：ＴＨＩ １２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—０５０５（２００９）０２－０２３８－０７
收稿日期：２００８０８．２１． 作者简介：韩哑丽（１９７８一），女，博士牛；王兴松（联系人），男，博｝：．教授，博Ｉ：乍导师，ｘｓｗａｎｇ＠ｓｅｌｌ．ｅｄｕ．ｃｎ 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００６ＡＡ０４２２３４）、国家自然科学基金资助项目（５０７７５０３７）． 引文格式：韩亚丽，王兴松，罗翔．双足机器人稳定行走步行模式的研究［Ｊ］．东南大学学报：自然科学版，２００９，３９（２）：２３８—２４４．