基于线性倒立摆模型的双足机器人步态规划

基于LIPM的双足机器人变步长行走规划
冯帅;孙增圻
【期刊名称】《东南大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2009(0)S1
【摘要】为了提高双足机器人步行运动的灵活性,提出了一种基于线性倒立摆模型的双足步行规划算法.该算法首先根据所要达到的步长,获得支撑腿切换时质心的位置;然后,根据线性倒立摆模型的运动特性,计算出质心到达上述位置所需要的时间;最后,根据该时间对摆动脚用正弦曲线进行规划,使之能够在恰当的时刻到达所需的落脚点位置进行支撑脚的切换.该算法可使双足机器人在运动中变化步长,很好地提高其步行的灵活性.通过真实机器人的实验,验证了该方法的有效性和实用性.
【总页数】4页(P121-124)
【关键词】双足机器人;步行规划;线性倒立摆模型
【作者】冯帅;孙增圻
【作者单位】清华大学智能技术与系统国家重点实验室;清华大学计算机科学与技术系
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.6
【相关文献】
1.基于被动行走原理的双足机器人步态规划 [J], 李宏扬;孙中波;田彦涛
2.四足机器人躯干重心稳定的变步长行走研究 [J], 王恒升;邹铁庚
3.双足机器人变步长步行模式的在线生成方法 [J], 张世龙;刘国栋;潘桂彬
4.基于变质心高度策略的双足机器人变步长步态规划 [J], 周江琛; 肖晓晖
5.变刚度半被动双足机器人行走的仿人控制 [J], 张瑞;张奇志;周亚丽
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

拟人双足机器人步态研究发布时间：2023-01-28T09:12:30.177Z 来源：《科技新时代》2022年9月16期作者：钟滨[导读] 机器人汇集了当今世界在机电钟滨赣南科技学院，江西赣州 341000摘要：机器人汇集了当今世界在机电、材料、计算机、传感器、控制技术等多个学科领域的尖端技术，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。

因而行走机构的自由度配置，步态规划显得尤为重要多。

自由度在提高机器人完成复杂动作功能的同时也使本体的运动学和动力学求解变得更加困难。

在这围绕拟人双足机器人的行走步态，进行了论述，采用零力矩点(ZMP) 的方法分析了仿人步行的稳定条件。

关键词：拟人双足机器人、步态规划、线性倒立摆1引言机器人的诞生，是20世纪自动控制领域最具说服力的成就，是20世纪人类科学技术进步的重大成果。

机器人技术是现代科学与技术交叉和综合的体现，随着机器人应用领域的不断扩大，机器人已从传统的制造业进入人类的工作和生活领域，另外，随着需求范围的扩大，机器人结构和形态的发展呈现多样化。

高端系统具有明显的仿生和智能特征，其性能不断提高，功能不断扩展和完善;各种机器人系统便逐步向具有更高智能和更密切与人类社会融洽的方向发展。

拟人双足机器人的研究一直是个热门课题，它集中了多种学科的最新科研成果，是机器人技术发展的制高点，代表着当今世界最先进的自动化控制技术。

不仅能够促进机械技术、控制技术、信息技术以及计算机技术等多学科的发展，而且对医疗服务、危险作业以及军事应用等领域提供了强大的科技支撑。

仿人机器人中的双足步行机器人在外形上具有人类特征，适合用于人类生活的环境为人们提供方便，因此具有广阔的市场前景。

由于仿人双足机器人所具有的非线性、高维度、强耦合的特性，使得机器人的步行以及稳定性研究一直是其领域内的一个难点和重点。