| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第9-21页 |
| 1.1 课题背景 | 第9页 |
| 1.2 国内外人形机器人研究现状 | 第9-16页 |
| 1.2.1 日本研究现状 | 第9-12页 |
| 1.2.2 欧美研究现状 | 第12页 |
| 1.2.3 国内研究现状 | 第12-16页 |
| 1.3 机器人步态规划方法的发展与研究现状 | 第16-17页 |
| 1.3.1 基于静态步行理论的步态规划方法 | 第16页 |
| 1.3.2 基于三维倒立摆模型的步态规划方法 | 第16页 |
| 1.3.3 基于桌子-小车模型的步态规划方法 | 第16页 |
| 1.3.4 基于人体运动捕捉的步态规划方法 | 第16-17页 |
| 1.3.5 基于被动步行的步态规划方法 | 第17页 |
| 1.4 RoboCup人形机器人KidSize组研究现状 | 第17-19页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第19-21页 |
| 第二章 人形机器人总体方案设计 | 第21-37页 |
| 2.1 需求分析 | 第21-23页 |
| 2.1.1 规则说明 | 第21-22页 |
| 2.1.2 机器人功能分析 | 第22-23页 |
| 2.2 人形机器人执行器与传感器选型 | 第23-27页 |
| 2.2.1 Dynamixel小型伺服电机 | 第23-24页 |
| 2.2.2 Web摄像头 | 第24-25页 |
| 2.2.3 Mini IMU AHRS | 第25-26页 |
| 2.2.4 FSR | 第26-27页 |
| 2.3 机器人控制软件方案设计 | 第27-28页 |
| 2.3.1 机器人控制软件整体方案设计 | 第27-28页 |
| 2.3.2 运动控制板软件开发平台 | 第28页 |
| 2.3.3 上层主控制板软件开发平台 | 第28页 |
| 2.4 机器人硬件方案设计 | 第28-35页 |
| 2.4.1 机器人硬件整体方案设计 | 第28-29页 |
| 2.4.2 主控制板选型 | 第29-30页 |
| 2.4.3 运动控制板硬件设计 | 第30-33页 |
| 2.4.4 压力传感器检测电路硬件设计 | 第33-35页 |
| 2.5 本章小结 | 第35-37页 |
| 第三章 人形机器人机械结构设计与运动学 | 第37-51页 |
| 3.1 人形机器人机械结构设计 | 第37-41页 |
| 3.1.1 自由度配置 | 第37-38页 |
| 3.1.2 尺寸约束 | 第38-40页 |
| 3.1.3 零件选材与加工装配 | 第40-41页 |
| 3.2 位姿描述与齐次变换 | 第41-44页 |
| 3.2.1 位置与方位描述 | 第41-43页 |
| 3.2.2 齐次变换矩阵与物体的变换 | 第43-44页 |
| 3.3 人形机器人下肢正运动学 | 第44-48页 |
| 3.3.1 人形机器人下肢坐标系建立 | 第44-45页 |
| 3.3.2 人形机器人下肢正运动学分析 | 第45-48页 |
| 3.4 人形机器下肢逆运动学分析 | 第48-50页 |
| 3.5 本章小结 | 第50-51页 |
| 第四章 基于ZMP的步行模式 | 第51-67页 |
| 4.1 ZMP与支撑多边形 | 第51-53页 |
| 4.1.1 ZMP的定义 | 第51页 |
| 4.1.2 ZMP的推导与稳定性判据 | 第51-53页 |
| 4.2 基于ZMP生成的步行模式 | 第53-63页 |
| 4.2.1 桌子-小车模型 | 第54页 |
| 4.2.2 步行参数 | 第54-55页 |
| 4.2.3 身体的运动轨迹 | 第55-56页 |
| 4.2.4 速度和加速度不连续 | 第56-58页 |
| 4.2.5 五次曲线插补 | 第58-60页 |
| 4.2.6 五次曲线插补对ZMP的影响 | 第60-62页 |
| 4.2.7 双脚的运动轨迹 | 第62-63页 |
| 4.3 机器人步行实现 | 第63-65页 |
| 4.4 本章小结 | 第65-67页 |
| 第五章 人形机器人稳定性控制 | 第67-83页 |
| 5.1 传感器数据获取 | 第67-75页 |
| 5.1.1 Mini IMU AHRS的数据获取 | 第67-71页 |
| 5.1.2 小型伺服电机角度获取 | 第71-73页 |
| 5.1.3 ZMP位置获取 | 第73-75页 |
| 5.2 人形机器人稳定控制器设计 | 第75-78页 |
| 5.2.1 PID控制器 | 第75-76页 |
| 5.2.2 状态反馈控制器 | 第76页 |
| 5.2.3 姿态稳定控制器设计 | 第76-77页 |
| 5.2.4 ZMP稳定控制器设计 | 第77-78页 |
| 5.3 实验结果与分析 | 第78-81页 |
| 5.3.1 姿态稳定控制器实验结果分析 | 第78-79页 |
| 5.3.2 ZMP稳定控制器实验结果分析 | 第79-81页 |
| 5.4 本章小结 | 第81-83页 |
| 第六章 总结与展望 | 第83-85页 |
| 6.1 总结 | 第83页 |
| 6.2 展望 | 第83-85页 |
| 致谢 | 第85-87页 |
| 参考文献 | 第87-89页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 | 第89页 |