小型仿人机器人的步态规划及步行稳定性研究

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1、万方数据独创性声明本入声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞鎏王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期圳箩f月，1H学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解丞望王业太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津工业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅

2、和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：1∥仃导师签名：式咖签字日期：1口t罗，月，1日签字日期：州5年1月。J日万方数据学位论文的主要创新点一、运用基于D．H坐标系的齐次变换理论，建立了小型仿人机器人的腿部运动学模型。二、根据ZMP稳定性判依据，选用三次样条插值法对小型仿人机器人的足部关节和髋部关节进行参数规划，解决了仿人机器人步态规划轨迹非线性振荡问题，得到光滑连续的步行轨迹。三、通过六维力／力矩测力平台，实时获得地面的支反力以及力矩的变化情况，通过理论计算的期望ZMP轨迹与实际测

3、量值得到的CoP轨迹相对比，实现小型仿人机器人步行稳定性判断。万方数据摘要优秀的环境适应性使得仿人机器人能代替人类在各种高危、复杂的环境中作业，提高作业效率，降低事故发生率。因此，对于这种独特行走模式，即双足行走模式的研究不断引起近年来相关研究领域的关注。在这篇文章中，本文的研究对象是GP2013小型仿人机器人样机，在借鉴相关资料的基础上对其本体结构以及自由度进行分析，并借助D．H坐标系，通过齐次变换理论对其双足行走进行运动学建模，然后根据ZMP稳定性判据条件，通过三次样条插值法对机器人足部、髋部关节轨迹进行规划，并基于逆运动学相关理论对GP2013仿人机器人的

4、其他关节角进行规划。通过SolidWbrkS软件Motion运动仿真模块对机器人步态规划进行仿真，以机器人田径跑步为实验环境，用matlab软件CurveFittingToolbox模块分析计算仿真结果，并实现机器人离线编程调试。最后通过六维力／力矩测力平台，实时获得地面的反力，验证期望的ZMP与实际CoP一致性，实现小型仿人机器人稳定行走。关键词：仿人机器人步态规划零力矩点运动学建模万方数据AbstractComparedwithwheeledmobilerobots，crawlingrobotsandothermobilerobots，becauseofit

5、suniquebipedalwalkingmode，thebipedandroidrobothasabetteradaptabilitytoenvironment．Theycanreplacehumanworksinavarietyoftligh—riskandcomplexenvironment，improveoperationalefficiencyandreducetheaccidentrate．Sothestudyofthisuniquewalkingpattern，bipedalwalkingpattern，hasbecameahotissueinre

6、centresearchfield．Inthisarticle，wefocusedontheGP2013humanoidrobot，analyzeditsbodystructureanddegreeoffreedombyreadingrelativeinformation．IntheD—Hcoordinatesystem，basedonthetheoryofhomogeneoustransformationwegetthekinematicsmodelingofitslegs．Then，basedonZMPstabilitycriterionconditions

7、planningtheparametersofitsfootjointsandhipjointstrajectorybyusingCubicsplineinterpolationmethod，andplanningotherjointanglesbasedoninversekinematics．Finally，usingthedataprocessingsoftware一-CurveFiRingToolboxofMATLABtoanalyzetheresults，thesimulationoftherobotgaitplanningthroughtheMotio

8、nofSolidWork