两足机器人动态步行研究

机器人技术代表了机电一体化的最高成就，是二十世纪人类最伟大的成果之一。机器人中的两足步行机器人虽然只有近四十年的历史，但是由于它独特的适应性和拟人性，成为了机器人领域的一个重要发展方向。 本文首先设计了FM-1两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。在运动学建模的基础上，基于拉格朗日动力学方程进行机器人的动力学建模，该建模方法可以方便地分析各关节所需的驱动力矩，作为动力学分析和机器人电机选型的依据。 在FM-1的步态规划问题上，首先基于三次样条插值规划机器人的髋关节和踝关节轨迹。然后，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，在matlab环境下采用有约束的遗传算法，以ZMP点的轨迹作为约束条件，以关节加速度最小为优化目标，对参数化步态设计中的参数进行优化并进行仿真。仿真结果显示本文所采用的步态规划方法可以满足机器人连续稳定行走的要求。