機器人足球仿真比賽中的步態(tài)規(guī)劃研究.pdf

1、自上個世紀90年代開始，機器人研究已從模仿人類腿部行走進展到全方位類人研究階段，RoboCup(機器人世界杯)還組織了仿人足球機器人比賽。機器人足球相關技術(shù)的研究為各門學科的并行發(fā)展和集成提供了有力條件，機器人足球相關技術(shù)具有非常廣闊的應用前景，為機器人技術(shù)在工業(yè)、商業(yè)上的綜合應用奠定了基礎。仿人機器人模仿人類的行走方式，特別適合在人類的日常生活和工作中，與人友好協(xié)調(diào)地完成任務。仿人機器人的步態(tài)規(guī)劃研究，正成為機器人領域的一個研究熱點，

2、不僅有重要的學術(shù)意義，而且有現(xiàn)實的應用價值。本文以機器人足球仿真競賽為實驗平臺，針對仿人機器人步態(tài)規(guī)劃技術(shù)進行了一些探索。 本文實現(xiàn)了仿真平臺中機器人視覺模型的求解，在連桿坐標系下，對機器人進行了正運動學建模，可以在線求解機器人正運動學。針對仿人機器人逆運動學問題，以實現(xiàn)步態(tài)規(guī)劃為目的，提出了一種以雙腳位姿和重心地面投影為輸入的逆運動學模型，并將其轉(zhuǎn)換為多元函數(shù)優(yōu)化問題，通過共軛梯度法求解模型，在程序設計中，對矩陣運算做了優(yōu)化，

3、為后續(xù)的步態(tài)規(guī)劃奠定了基礎。 本文介紹了常用的仿人機器人步行穩(wěn)定性判據(jù)，提出了兩種基于腳步和重心的步態(tài)規(guī)劃方法。基于腳步和重心軌跡的步態(tài)規(guī)劃方法，以雙腳目標狀態(tài)為驅(qū)動，規(guī)劃步態(tài)和重心軌跡，實驗表明，該方法在機器人步行速度較小時，有一定的效果，但不適合應用到仿真競賽中。基于腳步和重心關鍵幀的步態(tài)規(guī)劃方法，通過離線設計在線調(diào)整的方法實現(xiàn)步態(tài)規(guī)劃。設計了直走、轉(zhuǎn)身、踢球等關鍵幀，通過在線對關鍵幀的中的雙腳位姿和重心參數(shù)進行修正，實現(xiàn)步