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文档简介

仿人机器人能量最优步态的测地线方法研究仿人机器人是机器人研究领域一个重点方向。仿人机器人稳定行走,是实现其各种功能的前提,因此步态起到非常关键的作用。本文是以自己构建的机器人仿真模型为研究对象,利用测地线方法来获得仿人机器人行走时能量最优的步态。首先将仿人机器人抽象为三维线性倒立摆(3D-LIPM)模型,利用测地线提出的一种新方法对双足机器人进行能量优化。基于三维线性倒立摆模型,构造仿人机器人的能量黎曼度量矩阵。利用测地线的短程性,通过求解克里斯托弗符号,建立并求解测地线微分方程组,得到机器人质心能量最优轨迹。再通过仿人机器人模型的运动学反解,可以得到机器人能量最优的步态。并进一步通过控制变量法研究轨迹规律。然后利用UG三维制图软件,根据倒立摆模型相关参数和行走条件要求,构建仿人机器人双腿模型。对该仿人机器人模型进行运动学分析,得到了其运动学正解和运动学逆解。计算三维线性倒立摆质心点在任意位置下的速度和角速度或线速度,计算雅可比矩阵,推导出各关节的角速度。在步态规划时,将仿人机器人运动过程进行了分解,根据倒立摆模型又利用多项式插值法,映射出仿人机器人双腿的位姿。对机器人各个关节角度做了规划,并用MATLAB规划出各关节转角。接着,将在UG中装配好的三维双足机器人模型导入到ADAMS。对双足机器人进行运动学分析,比较测地线规划下的关节力矩与梯形函数下的关节力矩。初步验证测地线方法能优化能耗。最后,以Alpha1s机器人为实验研究平台,进行运动控

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