仿人机器人多路况下静态及动态步态规划方法研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-18页 |
| 1.1 仿人机器人的应用前景 | 第10页 |
| 1.2 仿人机器人的研究成果 | 第10-13页 |
| 1.2.1 国外研究成果 | 第11-12页 |
| 1.2.2 国内研究成果 | 第12-13页 |
| 1.3 步态规划方法现状 | 第13-16页 |
| 1.3.1 稳定判据 | 第14页 |
| 1.3.2 研究方法 | 第14-16页 |
| 1.3.2.1 静态运动规划方法 | 第15页 |
| 1.3.2.2 动态轨迹规划方法 | 第15-16页 |
| 1.4 全文内容大纲 | 第16-18页 |
| 第2章 仿人机器人步态规划理论基础 | 第18-28页 |
| 2.1 研究模型介绍 | 第18-19页 |
| 2.2 ZMP稳定判据 | 第19-21页 |
| 2.2.1 ZMP稳定判据定义 | 第19-20页 |
| 2.2.2 ZMP稳定判据推导 | 第20-21页 |
| 2.3 动力学方程 | 第21-22页 |
| 2.4 平衡控制相关理论知识 | 第22-23页 |
| 2.4.1 捕获点理论(CPT) | 第22-23页 |
| 2.4.2 RNS反应零空间理论 | 第23页 |
| 2.5 NAO机器人硬件参数 | 第23-26页 |
| 2.6 小结 | 第26-28页 |
| 第3章 基于线性倒立摆模型的静态步态规划 | 第28-42页 |
| 3.1 轨迹规划的前期工作 | 第28-31页 |
| 3.1.1 迈步周期的确定 | 第28-29页 |
| 3.1.2 髋关节侧向角度的确定 | 第29-30页 |
| 3.1.3 迈步长的确定 | 第30-31页 |
| 3.2 轨迹规划的实现 | 第31-36页 |
| 3.2.1 质心移动到支撑脚 | 第31-32页 |
| 3.2.2 摆动腿的轨迹控制 | 第32-33页 |
| 3.2.3 质心由后支撑移动到前支撑腿 | 第33-36页 |
| 3.2.3.1 后支撑腿的位置未超过中线 | 第33-34页 |
| 3.2.3.2 后支撑腿的位置超过中线 | 第34-36页 |
| 3.3 实验结果分析 | 第36-40页 |
| 3.3.1 腿部关节角度变化曲线图 | 第36-38页 |
| 3.3.2 移动过程中质心位置图形 | 第38-39页 |
| 3.3.3 脚底压力传感器数据 | 第39-40页 |
| 3.3.4 Nao机器人行走视频帧图 | 第40页 |
| 3.4 小结 | 第40-42页 |
| 第4章 基于捕获点理论的在线步态规划 | 第42-56页 |
| 4.1 关键问题分析 | 第42-43页 |
| 4.1.1 破坏机器人系统稳定性的原因 | 第42-43页 |
| 4.1.2 保持系统平衡采取的应对措施 | 第43页 |
| 4.1.3 平衡保持问题解决方法的展开 | 第43页 |
| 4.2 捕获点理论 | 第43-47页 |
| 4.2.1 建立运动学方程 | 第44-45页 |
| 4.2.2 空间轨道能量分析 | 第45-46页 |
| 4.2.3 瞬时捕获点的动力学化简 | 第46-47页 |
| 4.3 基于捕获点理论的在线步态规划实现方法 | 第47-50页 |
| 4.3.1 在线步态控制系统 | 第47-48页 |
| 4.3.2 步行模式生成器 | 第48-49页 |
| 4.3.3 利用运动学模型求解关节角度 | 第49-50页 |
| 4.3.4 拉格朗日算子进行力矩求解 | 第50页 |
| 4.4 实验结果及分析 | 第50-54页 |
| 4.4.1 变步长行走实验 | 第50-52页 |
| 4.4.2 抵抗外界扰动力的行走实验 | 第52-54页 |
| 4.5 小结 | 第54-56页 |
| 第5章 斜坡路况下的步态规划 | 第56-68页 |
| 5.1 斜坡行走时的上身姿态控制 | 第56-58页 |
| 5.1.1 Pitch方向的上身姿态控制 | 第56-57页 |
| 5.1.2 Roll方向的上身姿态控制 | 第57-58页 |
| 5.2 针对斜坡路况的步态规划 | 第58-62页 |
| 5.2.1 斜坡路况特点分析 | 第58-59页 |
| 5.2.2 斜坡行走规划过程 | 第59-62页 |
| 5.2.2.1 单脚支撑阶段摆动腿的规划 | 第59-60页 |
| 5.2.2.2 双脚支撑阶段的关节角度规划 | 第60-62页 |
| 5.3 增强稳定性方式 | 第62-64页 |
| 5.3.1 脚落地时冲击力的吸收 | 第62-63页 |
| 5.3.2 摆动上肢增强稳定性 | 第63-64页 |
| 5.4 实验结果及分析 | 第64-66页 |
| 5.4.1 上坡行走实验 | 第64-65页 |
| 5.4.2 下坡行走实验 | 第65-66页 |
| 5.5 小结 | 第66-68页 |
| 第6章 总结 | 第68-72页 |
| 6.1 本文工作内容 | 第68-69页 |
| 6.2 实验中取得的成果 | 第69页 |
| 6.3 未来研究方向 | 第69-72页 |
| 参考文献 | 第72-78页 |
| 致谢 | 第78页 |
