舵机控制步行机器人系统设计

首先设计了两足步行机器人的本体结构,并选择舵机作为驱动源。然后,基于广义坐标对该机器人进行了运动学建模,该方法运算简便、直观易懂。重点讨论了动态步行的算法设计,详细分析了基于零力矩点的仿人机器人动态步行运动规划方法。结合机器人的几何约束和运动约束,推导机器人参数化步态设计的推导公式,机器人步态的参数化设计大大方便了机器人的运动学和动力学分析。最后,介绍了运动规划的实验设计,并对关节调试作了总结和分析,指出了存在的问题和解决的办法。     

基于运动相似性的仿人机器人双足步行研究

提出了一种基于人体步行运动相似性的仿人机器人双足步行动作设计方法．改进了人体步行轨迹的参 数获取与相似性匹配系统,扩展了相似性函数的适用范围．根据仿人机器人的机械连杆特点定义了步行运动周期中 的关键姿势与子相变换,建立了运动学约束方程,并对行走中出现的动态稳定性问题进行了约束．仿真和实体机器 人实验验证了该方法的有效性．     

双足步行机器人转弯步态规划及其实现

针对双足步行机器人的转弯步态规划及其实现问题进行了研究.首先介绍了双足步行机器人转弯步态规划方法和所涉及的关键问题,包括关键点轨迹插值和逆运动学解算,然后给出了实现双足步行机器人转弯步态规划的具体步骤,最后通过对实验室新研制的双足步行机器人转弯运动进行仿真和实验研究,证实了本文所提出的几何约束加修正补偿的双足步行机器人转弯步态规划方法的有效性和可行性.     

全方位六足步行机器人运动规划的相对运动算法

本文提出了步行机器人运动控制算法。该方法以相对运动学原理为基础,把机体的运动规划问题转化为腿的足端轨迹规划问题,从而使步行机器人运动控制问题得到大大简化.并应用该方法对全方位三角步态算法及稳定性进行分析求解.     

五杆四驱动平面双足机器人动态步态规划与非线性控制

以五杆四驱动的平面双足步行机器人为对象，研究了其动态步行的时不变步态规划和限定时间的非线性控制策略．揭示了其模型的欠驱动和完全驱动的混杂和非光滑动力学特性，推导了其碰撞模型．基于虚拟约束的概念，提出时不变步态的输出函数解析设计方法，设计了反馈线性化控制器，将系统转化为双积分环节．然后采用限定时间控制器在一步内零化输出函数．仿真实验表明，动态步行趋于一个稳定的极限环，实现了规划的行走模式，验证了该方法的有效性．     

双足步行机器人的步态规划

主要研究了双足步行机器人的基本步态的建立过程,进行了参数化处理,提出了一种简单可行的步态规划方法,并对数据结果进行了仿真验证。仿真及试验结果表明,该文给出的方法能实现不同步速的连续动态步行。通过标准步态数据的建立,为实时步态规划校正和在线控制补偿算法奠定了基础。     

双足机器人动态步行实时步态生成

针对双足机器人动态步行生成关节运动轨迹复杂问题,提出了一种简单直观的实时步态生成方案。建立了平面五杆双足机器人动力学模型,通过模仿人类步行主要运动特征并根据双足机器人动态步行双腿姿态变化的要求,将动态步行复杂任务分解为顺序执行的四个过程,在关节空间相对坐标系下设计了躯干运动模式、摆动腿和支撑腿动作及步行速度调整模式,结合当前步行控制结果反馈实时产生稳定的关节运动轨迹。仿真实验验证了该方法的有效性,简单易实现。     

两足步行机器人动态步行的步态控制与实时时位控制方法

本文讨论两足步行机器人动态步行实时控制中的步态 控制方法．在姿态控制条件下，详细分析了步行系统的步态稳定性，提出了步态控制器的构 造和设计方法，综合姿态控制器和步态控制器，提出了动态步行实时时位控制方案，最后运 用仿真模型验证了这一实时控制方案的可行性．     

两足步行椅机器人机械参数与步行稳定性关系研究

研究了两足步行椅机器人的机械参数对步行ZMP（Zero Moment Point）稳定裕度的影响．采用稳定的参数化步态，在步态不变的情况下，改变机器人各连杆的质量、转动惯量和质心位置，分析其对ZMP稳定裕度的影响．通过仿真实验得到以下结论：合理选择大腿、小腿和上身的机械参数可以显著增加步行ZMP稳定裕度，从而降低伺服控制的难度．     

基于六维力/力矩传感器的拟人机器人实际

ZMP（Zero Moment Point）作为双足步行机器人动态稳定行走的判据,已应用于世界上很多 著名的步行机器人系统．目前国外步行机器人大多采用力/力矩传感器进行ZMP的实际检测计 算,但采用六维力/力矩传感器的却不多,而且其安装位置也各不相同．国内机器人还都处 于离线步态规划阶段,只进行了理论ZMP的计算,并没有进行实时检测． 本文根据清华大学985重点项目“拟人机器人技术及其系统研究”的研究要求,确定了基于 六维力/力矩传感系统的实际ZMP检测方案,确定了传感器安装的最佳位置,推导了单脚支撑 期,双脚支撑期的实际ZMP计算公式,提出了基于ZMP理论的姿态调整方法,以期在实际应用 中进行在线步态规划．     

两足步行机器人动态行姿态稳定性及姿态控制

本文提出了一种新型两足行机器人动态步行实时控制方法，引入了姿态稳定性和步态稳定性的概念，提出了姿态控制器的结构及设计方法。     

考虑跖趾关节运动的踏板式步行康复机器人运动规划

基于人正常步行时足部的运动特征,提出了一种利用机械约束即能实现步行时踝关节和跖趾关节运动姿态模拟的踏板式步行康复机器人,帮助老年人及偏瘫患者进行步行康复训练.通过分析步行时跖趾关节的背屈过程,对前踏板的运动姿态进行规划,并以此确定了约束导轨的轨迹.按照人正常平地步行过程对步行训练时双侧踏板的运动时序进行了规划,并根据步行时的时相分布关系规划了双侧曲柄的转速.利用MATLAB软件建立步行康复机器人的运动学仿真模型,验证了运动规划的可行性,说明该步行康复机器人可以模拟正常人步行时的步态及踝关节和跖趾关节的运动姿态,能够满足步行康复训练的要求.     

四足步行机器人爬行步态的计算机仿真

由于机器人数学描述的复杂性,使得在机器人运动学、动力学分析方面显得较为困难,计算机虚拟仿真技术在该领域的应用为机器人的运动特性分析提供了依据.文中建立了一个连续转动式腿机构的四足步行机器人模型,并规划了该机器人的一种直线爬行步态,利用ADAMS虚拟样机软件对机器人的爬行步态进行了动力学仿真,得到了机器人各个关节相关物理量的变化曲线,分析了四个髋关节的驱动力矩在步行过程中的变化情况.通过仿真,验证了步态规划的合理性,同时为进一步选择电机、分析机器人系统的动态特性提供了依据.     

仿人机器人动态步行控制综述

综述了仿人机器人动态步行的研究历史和研究现状。归纳了动态步行的特点,分析了动态步行稳定性判定方法,介绍了基于ZMP的姿态稳定判据和基于庞加莱映射（Poincaré Map）的步态稳定判据。总结了仿人机器人学习适应复杂地面环境步行的方法,概述了动态步行控制实现的典型解决方案,指出了动态步行控制中待解决的问题,并探讨了未来的发展方向。     

两足步行机器人动态步行姿态稳定性及姿态控制

本文提出了一种新型两足步行机器人动态步行实时控制方法，引入了姿态稳定性和步态稳定性的概念，把两足动态步行控制分为姿态稳定性控制和步态稳定性控制两个相互联系的子系统，并从姿态稳定性分析出发，重点研究了各关节轨迹跟踪控制和系统整体动态平衡等问题，提出了姿态控制器的结构及设计方法．     

一种双足机器人实时步态规划方法及相关数值算法

针对步行双足机器人实时步态规划问题,提出了一种改进的非线性模型预测控制（NMPC）方法．采用扩展的关节坐标,将单腿支撑相（SSP）和双腿支撑相（DSP）统一表示为一个非线性动力学模型．通过对SSP和DSP的3个阶段设定运动学和动力学虚拟约束,将复杂实时步态规划问题转化为4个以预测时域内控制量二次型为代价函数的NMPC问题．采用直接法将连续优化问题参数化为有限维优化问题,并采用惩罚函数法将状态变量约束转化为代价函数中的惩罚项,从而得到能够用渐进二次规划（SQP）求解的有限维静态优化问题．仿真结果表明,应用该方法对BIP机器人模型进行实时步态规划,实现了包含足部转动的动态步行,且机器人满足稳定性条件,不发生侧滑,从而证明了该方法的有效性和可实现性．     

面向仿人机器人自然步态规划的人体步行实验分析

自然步态规划方法是实现仿人机器人步态柔顺和能量优化的可行方法,该方法要求对人体步行及其平衡策略进行定量研究．本文分析自然步态规划方法的原理,建立了一套快捷有效的人体步态测试系统,并通过实验建立了人体步行的参数化数据库．实验结果揭示了人体步行的参数化特征及其平衡策略,对于仿人机器人的自然步态规划及控制提供了理论指导．结论特别指出,仅仅通过规划的方式实现仿人机器人的自然步态是不完备的,自然步态的实现必须同仿生控制策略相结合．同时实验结论对于仿人机器人的本体优化设计也提供了参考．     

双足机器人动态步态规划

针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况,将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划,结合已知髋关节运动轨迹,利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹,得到完整步态周期内各关节运动规律,最终实现NAO机器人的动态步行。实验结果证实了基于多项式插值的几何约束规划方法是可行且有效的。     

基于三维线性倒立摆的双足机器人步态规划

双足机器人的步态控制策略是保证双足稳定行走的重要条件之一.提出一种基于三维线性倒立摆模型的双足机器人步态规划的算法.首先简化了三维倒立摆模型,并且假设了步行周期起始状态的ZMP位置,然后通过运动方程推导出含参数的质心与时间的函数,再将机器人的步态规划简化到每个步行周期,通过每个周期的初始条件获得函数的相关参数,最后将此方法推广到带转向的步态规划中,并应用于实际Robocup3D比赛中.实验结果表明该方法具有可行性和有效性.     

仿人型机器人动态步行控制方法

本文介绍了仿人型机器人动态步行的一些基本问题和相关概念．从信息和控制的 角度对近年来仿人型机器人动态步行研究中出现的步态规划和姿态控制方法进行了分析,并 指出了它们的特点．提出了先进仿人型机器人实现过程中值得进一步研究的问题．