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文档简介

仿人机器人的步行平衡控制仿人机器人采用与人类相似的腿式行走机构,具有在人类活动的各种复杂环境中自由通行的潜力。因此仿人机器人受到了机器人研究界的广泛重视。然而,目前仿人机器人的运动能力与人类还相差甚远,特别是行走稳定性远不能满足实际应用的需要。仿人机器人的行走稳定性受到多方面因素的影响,其中既包括机器人硬件性能因素,也包括外界环境因素。本文针对仿人机器人执行机构非理想特性和环境中的不平整地形,提出了相应的步行平衡控制算法。本文提出的方法可以提升机器人行走的稳定性和对不平整地形的鲁棒性,有助于提升仿人机器人的行走性能,拓展仿人机器人的应用场景。本文的主要研究内容包括:1)仿人机器人执行机构非理想特性的建模。提出了一套执行机构非理想特性建模方法,能够在缺乏直接测量手段的情况下,得到较为精确的非理想特性模型。2)仿人机器人行走过程中的形变补偿。提出了一套前馈的形变补偿方法,能够根据机器人行走过程中两脚和两髋的期望受力状况,有效补偿执行机构非理想特性造成的机器人连杆形变。3)仿人机器人行走过程中的振动抑制。提出了基于输入成形器和基于最优控制的两种振动抑制方法,均能够有效消除仿人机器人行走过程中质心围绕参考位置的振动。4)仿人机器人在不平整地面上的行走。提出了一套仿人机器人不平整地面行走方法,使仿人机器人能够在没有激光或视觉传感器信息的条件下,实现随机不平整地面上稳定的行走。本文提出方法的有效性均通过仿人机器人Kong-I上的实物实验得到了验证。

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