V基于A_算法的双足机器人足迹规划

双足行走机器人运动轨迹规划林保蛟;华云松;顾岩秀【摘要】针对双足行走机器人数学描述复杂,分析较为困难等问题,采用五次多项式插值法规划机器人的关节运动轨迹,为每个关节设计相应的轨迹,达到运动学求解过程中所得出的转动角度,使机器人从起始位置运动到某个规定的目标位置,实现机器人在作业空间的行走.通过对机器人运动轨迹的分析,结果表明了用五次多项式插值法是一种规划双足机器人步态行走的较好方法,得到的机器人关节运动轨迹图更加光滑平稳.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)002【总页数】4页(P45-48)【关键词】双足机器人;运动轨迹;五次多项式插值法【作者】林保蛟;华云松;顾岩秀【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TP242双足行走机器人是一个多自由度、非线性、具有复杂动力学特性的多体系统, 21世纪以来，国内外许多个人和单位相继推出了各自研制的双足机器人，各国研究学者认为机器人技术对未来新兴产业的兴起和发展具有重要意义[1]。

因其外形和功能形似人类。

适合在人类生活和工作的环境中与人类协同工作[2-3]，还可代替人类在危险环境中作业，拓宽人类的活动空间[4]，有高度的适应性与灵活性。

实现稳定步行是双足机器人研究的首要任务[5]，合理的步态规划是机器人稳定步行的基础。

欧盟在第七框架计划(FP7)中规划了“认知系统与机器人技术”研究、美国启动了“国家机器人计划”、日本和韩国则针对服务型方面的机器人制定了主要的研究策略。

最具代表性的有日本早稻田大学加藤一郎教授研制的WAP系列样机,日本东京大学研制的HS、H6型仿人型双足步行机器人等。

我国同时在国家高技术研究发展计划(863计划)、国家科技重大专项、国家自然科学基金等规划中对机器人技术的研究与发展应用给予重视[6]。

基于最优时间间隔的足式机器人足端轨迹规划
辛玉红;章永年
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2022()5
【摘要】在任务空间进行足式机器人足端轨迹规划时,由于任务空间与关节空间的非线性映射关系会导致关节电机的速度、加速度超限或发生突变,影响机器人的运动平稳性。

针对该问题,提出了一种基于最优时间间隔的足式机器人足端轨迹规划算法。

首先对任务空间规划出的足端轨迹离散点反解计算得到对应的关节角度,然后以关节角度为约束,以轨迹点之间的时间间隔为优化对象,建立机器人关节速度、加速度、加加速度与时间间隔的函数关系,构建面向最优时间间隔的多目标优化模型,引入分段式染色体片段变异处理对传统的遗传算法进行改进,得到机器人运动性能最优解。

样机试验表明关节空间加速度峰值最大降低73.58%,加加速度峰值最大降低77.15%,任务空间中Y方向加速度最大降低61.82%。

【总页数】6页(P23-28)
【作者】辛玉红;章永年
【作者单位】金陵科技学院机电工程学院;南京农业大学工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.基于足端轨迹的仿生四足机器人运动学分析与步态规划
2.四足机器人基于功率最优原则的足端轨迹规划
3.基于足端轨迹规划的四足机器人运动学分析与仿真
4.基于5次NURBS的六足机器人足端轨迹规划
5.基于Simulink/SimMechanics的四足机器人足端轨迹规划及动态仿真分析
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稳定性2023-11-06•双足机器人概述•步态规划•稳定性分析•拟人步态规划•稳定性优化与控制策略目•双足机器人实例与应用场景录01双足机器人概述定义双足机器人是指具有两个支持足，能像人类一样行走、奔跑和跳跃的机器人。

特点双足机器人具有高度仿人性，可以在复杂地形中行走，适应不同环境，具有很高的灵活性。

双足机器人的定义与特点双足机器人可以在复杂环境中进行救援和搜救任务，如在灾难现场寻找幸存者。

救援与搜救军事应用公共服务双足机器人在军事领域可用于情报侦察、监视和排爆等任务。

双足机器人还可以用于公共服务领域，如导览、接待和辅助行走等。

03双足机器人在现实世界的应用0201双足机器人的发展始于20世纪60年代，初期主要采用液压或气压驱动，运动方式比较单一。

双足机器人的发展历程初期阶段随着技术的不断发展，双足机器人逐渐采用电动驱动方式，并开始具备更复杂的运动能力和更高的灵活性。

发展阶段近年来，随着人工智能技术的进步，双足机器人的智能化程度不断提高，能够实现更加拟人化的运动和行为。

成熟阶段02步态规划步态定义步态是双足机器人在行走过程中，其两只脚与地面的接触点形成的轨迹以及机器人身体姿态的变化。

步态分类根据机器人行走状态可分为静态步态和动态步态；根据机器人腿部运动形式可分为摆动相和支撑相。

步态定义与分类常见步态规划方法基于学习的方法通过学习人类或动物的行走数据，实现机器人的步态规划，如神经网络、模糊逻辑等。

基于运动学和动力学的方法利用运动学和动力学原理，对机器人腿部进行控制，实现拟人步态规划。

基于规则的方法根据专家经验或行走规则制定，如ZMP(Zero Moment Point)算法。

通过已知的机器人运动学模型和期望的轨迹，求解出机器人腿部关节角度，实现步态规划。

基于逆向运动学的方法利用动力学原理，对机器人行走过程中的力、速度、加速度等参数进行控制，实现稳定行走。

基于动力学的方法基于运动学和动力学的方法03稳定性分析稳定性的定义与评估标准稳定性的定义稳定是指一个系统在受到扰动后，能自行恢复到原来的平衡状态或者在施加外力的情况下，能以可预测的方式接近或达到新的平衡状态的性质。

基于遗传算法的双足足球机器人路径规划樊朋涛;杨宜民【期刊名称】《现代计算机（专业版）》【年(卷),期】2012(000)024【摘要】In order to solve the path planning of biped soccer robot, uses the Simulate Anneal Arithmetic to improve the choice method of Genetic Algorithm, by which the Genetic Algorithm can be more diversity. Presents a new evaluate function which adds a smooth factor to ensure the smooth and stable of the biped soccer robot. Proves the valid by simulation experiment.%轮式机器人路径规划已有很多解决方案，但应用到双足机器人有很大局限性。

为解决双足足球机器人路径规划问题，运用遗传算法，采用新的评价函数，增加平滑因子，保证双足机器人运动的稳定性、高效性和平滑性。

采用模拟退火算法改进遗传算法的群体选择方法．保证遗传算法早期的物种多样性差异性和晚期竞争的激烈性。

通过仿真足球平台实验．证明其合理性。

【总页数】5页(P3-6,22)【作者】樊朋涛;杨宜民【作者单位】广东工业大学自动化学院,广州510006;广东工业大学自动化学院,广州510006【正文语种】中文【中图分类】TP24【相关文献】1.基于遗传算法的足球机器人路径规划 [J], 刘洲洲2.基于小生境遗传算法的足球机器人路径规划 [J], 于飞;吕冬梅;刘喜梅3.基于神经网络和遗传算法的足球机器人路径规划 [J], 刘祚时;胡翠娜4.基于势场改进蚁群算法的足球机器人路径规划研究 [J], 曲宝福;王利利;任超群5.基于多优化快速扩展随机树算法的足球机器人路径规划 [J], 茹锋; 喻阳俭; 王萍; 张妮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

（整理）双足机器人计划书.两足机器人系统的研究与实现一、项目简介1.1项目摘要双足或人形机器人，又称仿人机器人。

双足机器人要实现动作的准确和控制的实时,必须依赖合理的控制策略和稳定的控制系统以及高效的微处理器。

按照设计要求,本项目选定ATMEL公司的AVR系列单片机ATmegal28为控制核心,设计一套具有19个自由度的双足人形机器人及其控制系统。

实现机器人能够在自主状态下实现前后平稳行走、单腿站立、侧向平移、左右转向行走、前后翻滚以及标准的体操动作等功能。

1.2立项背景机器人是整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物,能实现环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能。

机器人代表了科学技术的最高水平,在工业、农业、医学建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

宋健院士在国际自动控制联合会第14届大会报告中指出：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。

一般来说,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

联合国标准化组织采纳了美国机器人协会(Robot Institute of America, RIA)于1979年给机器人的定义：一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。

作为机器人研究领域的一个重要分支,双足机器人(Humanoid Robot)由于其广阔的应用空间一直是研究热点之一。

所谓双足机器人,又称仿人机器人,是具有人形的机器人,是关节转动灵活,控制系统复杂,能完成高难度的动作的机器人。

它是机械、自动控制技术、计算机技术、人工智能、微电子学、模式识别、通讯技术、传感器技术、仿生学等多学科和技术综合的结果,代表着一个国家高科技发展水平。

研制与人类特征类似,具有人类智能、灵活性,并能与人类交流,不断适应环境的双足机器人一直是人类的努力的目标。

基于双足式机器人的步态规划及展望摘要：仿生双足式机器人相比于传统机器人而言，在社会发展中扮演着更加重要的角色。

步态轨迹规划方法是研究双足式机器人连续步行中的核心，研究步态轨迹规划方法具有及其深远的意义。

本文着重介绍双足式机器人的现状及工作原理，以及几种常见的步态轨迹规划方法及其优缺点。

最后给出双足式机器人研究现状和未来的发展方向作出了展望。

关键词：步态轨迹规划方法，双足式机器人，工作原理，展望；1 背景及意义随着科学技术的不断发展，机器人在现代人类生产生活中扮演着越来越重要的角色。

而双足机器人的研发难度比传统的轮式机器人、履带式机器人复杂的多[1]。

目前生物界难度最高的步行动作是仿人双足步行，但是进行该类研究的也最多，究其原因是双足式机器人交替支撑步行模式使得它有着广泛的适应性，更能满足人类发展的需求。

近年来，国家不断推动双足机器人的研究，然而取得的成果甚微。

国内对于双足式机器人需求较大，然而自身技术落后，国外要么高。

所以对双足式机器人的研究迫在眉睫，急需核心技术的革新者！步态规划是双足机器人平稳、快速行走的核心，也是双足机器人研发中的难点。

步态是指在步行的过程中，机器人各个在时自由度空上的一种相互协调。

步态通常由各节点的运动轨迹来描述，而步态规划的目标即在各个步行周期中精准的产生期望的运动轨迹。

要想达到这个目的，就需要一个高效、可行的步态规划方法。

综上所述，步态规划作为双足机器人的核心技术之一，已成为双足机器人研究领域的一个重要课题，是决定双足机器人行走流畅的关键技术。

2 研究现状分析步态规划作为双足机器人行走的核心所在，现今主要有三种主要控制方法：基于仿生学的步态规划、基于算法的步态规划、基于模型的步态规划。

2.1 基于算法的步态规划现有的双足式机器人存在环境适应性弱、学习能力差等问题，而像遗传算法、模糊控制、神经网络等智能算法具有学习能力强、容错率高和自适应能力高等特点[2]，两者的有效结合推动了机器人发展的新篇章！基于神经网路的步态规划方法由输入节点变量、中间神经元和输出节点变量组成，输入节点变量是在双足式机器人的步行周期内，采集各关节的坐标和微分，输出节点变量为各关节的角度或力矩等，通过设计相应的中间神经元来规划机器人的步态。

人形双足机器人运动算法人形双足机器人是一种模拟人类行走方式的机器人，它具有两只双足，可以通过运动算法实现自主行走。

本文将介绍人形双足机器人的运动算法原理及其应用。

一、人形双足机器人的运动算法原理人形双足机器人的运动算法是基于人类行走的生物力学原理和机器学习技术的结合。

它通过传感器获取环境信息，利用运动控制算法实现自主行走。

1. 步态生成算法步态是指人形双足机器人行走过程中的姿态和动作序列。

步态生成算法是通过模拟人类行走过程中的关节角度变化和身体重心的移动来生成机器人的步态。

常见的步态生成算法包括倒立摆步态和ZMP 控制算法。

倒立摆步态是一种基于动力学原理的步态生成算法，它通过控制机器人关节的角度和身体的倾斜，使机器人保持平衡。

倒立摆步态算法可以实现机器人的稳定行走，但对于不同地形和运动速度的适应性较差。

ZMP控制算法是一种基于力学原理的步态生成算法，它通过控制机器人身体的重心位置来保持平衡。

ZMP控制算法可以实现机器人在不同地形和运动速度下的稳定行走，并具有较好的适应性。

2. 动作规划算法动作规划算法是指根据机器人的运动需求和环境信息，生成机器人的运动轨迹和动作序列。

动作规划算法可以根据机器人的目标位置和障碍物位置，生成机器人的移动路径和避障动作。

常见的动作规划算法包括A*算法、D*算法和RRT算法。

A*算法是一种基于图搜索的动作规划算法，它通过计算机器人到目标位置的最短路径来生成机器人的运动轨迹。

D*算法是一种基于动态路径规划的算法，它可以在机器人运动过程中实时更新路径规划信息。

RRT算法是一种基于随机采样的动作规划算法，它通过随机采样和树搜索来生成机器人的运动路径。

二、人形双足机器人的应用人形双足机器人的运动算法在机器人领域有着广泛的应用。

下面将介绍几个典型的应用场景。

1. 服务机器人人形双足机器人可以应用于服务机器人领域，如导览机器人、接待机器人等。

通过运动算法，机器人可以实现自主行走，为用户提供导航、讲解等服务。