仿人機器人因其類人的特性而具有較廣的應用和較強的研究價值,能夠在不同環(huán)境下穩(wěn)定行走是其必須具備的基本性能�，F(xiàn)階段,仿人機器人的步態(tài)規(guī)劃方法大多集中在平整地面環(huán)境上,直接采用基于模型的方法來獲取離線步態(tài)。在離線狀態(tài)下設計出的行走步態(tài)能夠滿足平地無障礙穩(wěn)定行走,但當機器人在不平坦地面,例如爬斜坡、上下階梯時,該方法不能達到良好的穩(wěn)定控制效果,很容易導致機器人因姿態(tài)不穩(wěn)而摔倒。針對仿人機器人在爬樓環(huán)境中的步態(tài)規(guī)劃及優(yōu)化方法,主要包括生成離線步態(tài)、用DQN算法在線優(yōu)化步態(tài)兩部分,所做工作具體如下:首先,分析仿人機器人國內外研究現(xiàn)狀及現(xiàn)有的爬樓步態(tài)規(guī)劃方法,并介紹本文研究的主要內容及結構安排。其次,建立了基于D-H矩陣法則的機器人腿部坐標系,推導出其正運動學方程及逆運動學解,并對逆運動學的兩種求解方法進行比較和分析。再次,將機器人腿部模型簡化為七連桿模型,結合移動倒立擺模型與變長倒立擺模型,建立基于ZMP的移動變長倒立擺模型,通過對質心、前向、側向分別進行步態(tài)規(guī)劃,得出各關節(jié)離線步態(tài)參數(shù)。進而,將基于模型與智能算法的步態(tài)規(guī)劃方法相結合,提出用DQN算法設計步態(tài)穩(wěn)定控制器,對基于模型生成的離線步態(tài)... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 仿人機器人國內外發(fā)展研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
        1.2.3 步態(tài)規(guī)劃方法研究現(xiàn)狀
        1.2.4 機器人爬樓步態(tài)規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究主要內容及結構安排
第2章 機器人實驗平臺及運動學模型
    2.1 引言
    2.2 硬件平臺搭建
    2.3 運動學建模
        2.3.1 模型簡化及自由度分配
        2.3.2 基于D-H矩陣的機器人數(shù)學模型
    2.4 仿人機器人逆運動學求解
        2.4.1 逆運動學求解介紹
        2.4.2 逆運動學求解方法
        2.4.3 算法驗算對比分析
    2.5 本章小結
第3章 爬樓步態(tài)分析及規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 穩(wěn)定性分析
        3.2.1 ZMP規(guī)劃方法
        3.2.2 機器人運動與地面反作用力分析
        3.2.3 ZMP計算
    3.3 移動變長倒立擺模型
    3.4 機器人爬樓步態(tài)規(guī)劃
        3.4.1 質心規(guī)劃
        3.4.2 前向運動步態(tài)規(guī)劃
        3.4.3 側向步態(tài)規(guī)劃
    3.5 本章小結
第4章 基于DQN的爬樓步態(tài)穩(wěn)定控制
    4.1 引言
    4.2 步態(tài)優(yōu)化目標
        4.2.1 穩(wěn)定性
        4.2.2 能量效率
    4.3 反饋信息數(shù)據(jù)處理
    4.4 基于DQN算法的穩(wěn)定步行控制器
        4.4.1 DQN算法概述
        4.4.2 DQN算法實現(xiàn)
        4.4.3 步行穩(wěn)定控制器學習過程
    4.5 優(yōu)化結果對比分析
        4.5.1 關節(jié)角度變化
        4.5.2 穩(wěn)定性能與能量效率
    4.6 本章小結
第5章 ADAMS與MATLAB聯(lián)合步態(tài)仿真
    5.1 引言
    5.2 仿真系統(tǒng)的總體設計
    5.3 軟件介紹
    5.4 仿人機器人動力學建模
        5.4.1 Pro/E機械模型實體建模
        5.4.2 機器人腿部動力學分析
        5.4.3 模型導入及質量添加
        5.4.4 定義約束
        5.4.5 創(chuàng)建驅動
    5.5 MATLAB與ADAMS交互仿真
        5.5.1 搭建MATLAB控制平臺
        5.5.2 聯(lián)合仿真結果
    5.6 實驗平臺驗證
    5.7 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 研究展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況
致謝



本文編號：3660773