如何實現雙足機器人爬樓梯的步態規劃與參數優化

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上傳日期: 2020-04-07

上 傳 者: 易水寒他上傳的所有資料

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標簽:機器人(13605)控制器(6196)matlab(1949)

  對各種行走環境的較強適應能力是雙足步行的一個重要性能,這也是雙足機器人相對于輪式機器人的優點之一。樓梯是人類生活環境中常見的行走環境,具有爬樓能力是雙足機器人應具有的基本功能。本文針對雙足機器人爬樓梯時的步態規劃問題作了以下幾方面研究工作: 首先,回顧了雙足機器人的發展歷史和研究現狀,并對目前主動型雙足機器人平地和爬樓梯的步態規劃方法分別進行總結,介紹了本文課題來源和主要研究內容。 其次,以人類的身體比例及結構特點為參照,對雙足機器人進行了結構設計,其中包括機械結構設計、驅動方式選擇和控制器選擇等幾方面。 再次,針對本文研究的雙足機器人模型提出了一種新的爬樓梯步態規劃方法。與傳統的規劃方法不同,該規劃方法采用變長倒立擺,分前向和側向兩個平面對雙足機器人行走時期的起步、穩步和止步步態進行了規劃,并得出了各關節角的步態軌跡。 接著,使用動力學仿真軟件ADAMS和計算控制軟件MATLAB/Simulink聯合搭建了雙足機器人虛擬樣機仿真系統,并通過仿真系統驗證了爬樓梯步態規劃的合理性和有效性。 最后,以同時獲得較高的穩定性和能量效率為優化目標,使用遺傳算法對雙足機器人爬樓梯運動的關鍵參數 T(步行周期)進行了參數選擇,得出了比較理想的優化效果。

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