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《ZMP算法的四足步行機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃與平衡控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、，》；浙江工商大學(xué)碩士學(xué)位論文ZMP算法的四足步行機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃與平衡控制摘要四足步行機(jī)器人與輪式、爬行式和履帶式等移動(dòng)機(jī)器人相比，有著更好的環(huán)境適應(yīng)性，國(guó)內(nèi)外研究者們已針對(duì)四足步行機(jī)器人的穩(wěn)定行走問(wèn)題進(jìn)行了大量研究。本文重點(diǎn)研究了三個(gè)問(wèn)題，即：四足步行機(jī)器人下肢的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型的建立；機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃與仿真；機(jī)器人模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。論文主要工作如下：首先分析四足步行機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)自由度配置和本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；在桿件坐標(biāo)系下，基于齊次坐標(biāo)變換理論對(duì)四足步行機(jī)器人進(jìn)行了正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的建模，為后續(xù)的步態(tài)規(guī)
2、劃奠定基礎(chǔ)；運(yùn)用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程對(duì)簡(jiǎn)化的機(jī)器人模型在單腳支撐狀態(tài)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模，得到了一個(gè)用于控制的動(dòng)力學(xué)模型。?．-、其次分析四足步行機(jī)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(jī)器人腿部關(guān)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(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)劃的軌跡與實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡不相符，使機(jī)器人無(wú)法準(zhǔn)確按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方式運(yùn)動(dòng)。因此，在足部軌跡控制中引入零力矩點(diǎn)(ZeroMomentPoint，ZⅧ)跡規(guī)劃方法。使用ZMP軌跡規(guī)劃方法的目的是為機(jī)器人
3、規(guī)劃在地面支撐相時(shí)足部相對(duì)于軀體的運(yùn)動(dòng)軌跡．在支撐多邊形內(nèi)規(guī)劃ZMP軌跡，可以從中找到機(jī)器人最佳行走步態(tài)。最后，四足步行機(jī)器人的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程中，最重要的就是控制其ZMP點(diǎn)保持于穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)以維持平衡，而傳統(tǒng)的ZMP推算過(guò)程復(fù)雜計(jì)算繁瑣，要求知道當(dāng)前機(jī)器人正在運(yùn)動(dòng)中的每個(gè)部件的位置向量、速h、曩≯，度向量與加速度向量等。本文提出一種以腳底受力分布的觀點(diǎn)來(lái)算出ZMP點(diǎn)方法，在機(jī)器人腳底安裝ForceSensingResistor(FSR)壓力傳感器來(lái)獲取機(jī)器人ZMP點(diǎn)的位移與速度差后，根據(jù)模糊邏輯算法，設(shè)計(jì)一四足步行機(jī)器人
4、ZMP模糊平衡控制器，修正四足機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度來(lái)操控平衡因子ZMP于所預(yù)想的位置，并用MATLAB進(jìn)行仿真，達(dá)到四足步行機(jī)器人即時(shí)平衡控制的目的。關(guān)鍵詞：四足步行機(jī)器人，ZMP，重心，步態(tài)規(guī)劃，模糊控制／剃燃鰳THEGAITPLANNINGANDTHEBALANCECONTROLOFTHEQUADRUPEDⅥ【札KINGROBOTBASEDONZNⅢABSTRACTThequadrupedwalkingrobothasmuchbeReradaptationtoenvironmentinhumanliving—spac
5、ethanwheeltype，crawltypeandpedrailtypemobilerobots．Researchersathomeandabroadhavebeenundertakenextensiveresearchonthestabilityofquadrupedwalkingrobot．Threeproblemshavebeenfocusedoninthispaper：establishmentofkinematicsanddynamicsmodelsforthelowerlimbsofrobot；gai
6、tplanningandsimulationofrobot；designandsimulationofrobotfuzzycontrolsystem．Themaintasksareasfollows：Firstly,thedegreesoffreedomconfigurationandstructureoftherobotweredesigned；thedirect-inversekinematicsmodelsforrobotbasedonhomogeneouscoordinatestransformationth
7、eorywasmadeinpolecoordinates，thebaseforthefollowinggaitplanningwasprovided．DynamicsmodelswiththeLgrangedynamicequationsforthesingle—footsupportwereestablished，whichCanbeusedincontr01．Secondly,thebasicprincipleandmethodoftherobotgaitplanningwasanalyzed，gaitplann
8、ingonrobotstaticwalkisbasedonbarycenterimitation．Themethodofgaitplanningbasedonmodel，whichconcludesbodygesturecontrol，gaitcontrolandfoottrailcontrolisused．Consideringthatthe
