基于ZMP轨迹的双足机器人步态规划及仿真.pdf

"基于ZMP轨迹的双足机器人步态规划及仿真" 本文主要介绍基于ZMP轨迹的双足机器人步态规划及仿真技术。通过对传统三维倒立摆模型的改进，将ZMP轨迹纳入机器人步态生成过程中，使ZMP始终处于机器人足底形成的支撑多边形内，并保持最大的稳定裕度。 本文首先介绍了双足机器人的概念和特点，然后讨论了基于人体运动捕捉数据、力学简化模型和智能算法的步态规划方法。接着，文中介绍了基于三维倒立摆模型的步态规划方法，并对传统三维倒立摆模型进行了改进。文中展示了基于ZMP轨迹规划双足机器人步态的仿真结果，验证了该方法的有效性。 知识点： 1. 双足机器人的概念和特点：双足机器人是一类仿生机器人，具有双臂、双腿、躯干和头部等人体结构特征，能够像人一样进行双手协同作业和双足稳定行走。 2. 基于人体运动捕捉数据的步态规划：该方法通过捕捉人体运动数据，生成双足机器人的步态。但是，人体与机器人在结构和形态上存在差异，故人体步行数据不能直接用于机器人的控制，需要经过复杂的修正、变换后才能使用。 3. 基于力学简化模型的步态规划：该方法基于二维或三维线性倒立摆、桌子 - 小车等力学简化模型规划步态。该方法是目前最简便、最成熟、应用最广泛的步态规划方法。 4. 基于智能算法的步态规划：该方法包括人工神经网络 (ANN)、中枢模式发生器 (CPG) 等智能算法。该方法是机器人步态规划的发展趋势，但目前尚缺少严格的数学理论论证，仍不够成熟。 5. 基于三维倒立摆模型的步态规划：该方法通过对传统三维倒立摆模型的改进，将ZMP轨迹纳入机器人步态生成过程中，使ZMP始终处于机器人足底形成的支撑多边形内，并保持最大的稳定裕度。 6. ZMP轨迹的概念和应用：ZMP是零力矩点，即地面上合力矩为零的一点。ZMP轨迹是机器人步态规划的重要参数，通过控制ZMP轨迹可以实现机器人的稳定行走。 7. 双足机器人的步态规划公式：文中推导出了基于三维倒立摆模型的步态规划公式，包括质心的位置和速度、ZMP的轨迹等。 8. 仿真结果：文中展示了基于ZMP轨迹规划双足机器人步态的仿真结果，验证了该方法的有效性。