仿生直立双足机器人的稳定性控制算法.pdf

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1、第34卷第2期移倾一l晕蕾吾VoI_34NO．22016年2月MACHINERY＆ELECTRONICSFeb．2016仿生直立双足机器人的稳定性控制算法刘大龙，余有明(广东工业大学华立学院，广东广州511325)摘要：仿生直立双足机器人共有7个旋转自由度，对其稳定性控制是保证双足机器人稳定行走和姿态变换的关键。传统方法中对仿生直立双足机器人的稳定性控制采用二自由度超外差控制方法，对直立双足机器人抓握和操控的运动规划效果不好。提出一种基于末端效应逆运动学分解的仿生直立双足机器人的稳定性控制算法，构建了仿生直立双足机器人

2、运动学结构模型，采用末端效应逆运动学分解方法对机器人的运动学模型进行七自由度重构，在重构的运动学状态空间中实现仿生直立双足机器人稳定性控制，实现控制算法改进。仿真结果表明，采用该算法进行机器人稳定性控制，机器人行走过程中各个机构部件具有稳定运动学参量的输出，仿生双足机器人的控制机构参数仿真结果与理论值在一定的波动范围内相符，保证了机器人在行走和各种行为动作实施过程的姿态稳定性。关键词：机器人；稳定性控制；动力学；末端效应中图分类号：TP242．6文献标识码：A文章编号：1001—2257(2016)O2—0076—05

3、StabilityControlAlgorithmofBionicUprightBipedRobotLIUDalong，YUYouming(HualiCollegeGuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou511325，China)Abstract：Thebionicuprightbipedrobothasatotalof7rotationaldegreesoffreedom，andstabilitycontrolisthekeytoensurethestabilityofthe

4、bipedrobot．Traditionalbionicerectbipedalrobotstabilitycontrolusingtwodegreeoffreedomsuperheterodynecontrolmethodispoorinmotionplanningforerectbipedalrobotgraspingandmanipulation．Thispaperproposesastabilitycontrolalgorithmofthebionicuprightbipedrobot，basedonthein

5、versekinematicsoftheendeffect．Thekinematicsmodeloftherobotisconstructedbyusingtheendeffectinversekinematicsmethod．Thentherobot'skinematicsmodelisre—constructedwithsevendegreesoffreedom．SimulationresultsshowthatthestabilityoftherobotiScon—trolledbythealgorithm，th

6、econtrolmechanismsofthebionicbipedrobotareconsistentwiththetheoreti—calvaluesinacertainrange，andtheattitudestabilityoftherobotintheprocessofwalkingandallkindsofbehaviorsareensured．Keywords：robot；stabilitycontro1；dynamics；endeffect要产物，在野外作业、智能遥感控制、远程探测等军0引言事和民用领域

7、都具有重要的应用价值，仿生直立双随着机械制造工业和控制技术的发展，人工智足机器人是模拟人类行走和动作的高仿真度的智能技术得到快速发展，机器人是人工智能控制的重能机器人，仿生直立双足机器人可以模拟人类进行收稿日期：2015—11—04基金项目：2015年广东省大学生科技创新培育项目(pdjh2015b0944)；2012广东省质量工程项目“机电综合技能实训中心”(粤教高函[2012"]204号)；2012广东省质量工程人才培养实验区项目(粤教高~i[20123204号)作者简介：刘大龙(1976-)，男，广东紫金人，硕士

8、研究生，实验师，研究方向为电工电子技术、自动控制。·76·刘大龙等：仿生直立双足机器人的稳定性控制算法智能工程工业生产作业，可以代替人类在危险和环境恶劣的1运动学模型和控制参量分析地方进行相关的生产操作。仿生直立双足机器人共有7个旋转自由度，对其稳定性控制是保证双足1．1仿生直立双足机器人运动学模型机器人稳定运行的关键，通过对仿生