雙足機(jī)器人避開奇異位姿補(bǔ)償研究

雙足機(jī)器人避開奇異位姿補(bǔ)償研究雙足機(jī)器人避開奇異位姿補(bǔ)償研究摘要：雙足機(jī)器人是一類具有人類類似步態(tài)和平衡性能的機(jī)器人，可以應(yīng)用于各種場(chǎng)景，如救援、工業(yè)生產(chǎn)等。然而，由于外界環(huán)境的不確定性以及機(jī)器人自身動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜性，雙足機(jī)器人在遭遇奇異位姿時(shí)容易產(chǎn)生失衡甚至倒地的問題。本論文針對(duì)雙足機(jī)器人避開奇異位姿的問題展開研究，探討了奇異位姿的定義、產(chǎn)生原因以及對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性的影響，并提出了一種奇異位姿補(bǔ)償?shù)姆椒?，通過控制機(jī)器人關(guān)節(jié)角度和力矩分配實(shí)現(xiàn)機(jī)器人穩(wěn)定的過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的奇異位姿補(bǔ)償方法能夠有效提升機(jī)器人在遭遇奇異位姿時(shí)的穩(wěn)定性和避免倒地的風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)鍵詞：雙足機(jī)器人；奇異位姿；補(bǔ)償方法；穩(wěn)定性；倒地風(fēng)險(xiǎn)1.引言雙足機(jī)器人是一類具有雙腿的機(jī)器人系統(tǒng)，可以模擬人類的行走和平衡動(dòng)作。由于雙足機(jī)器人的穩(wěn)定性受到外界環(huán)境和動(dòng)力學(xué)因素的影響，當(dāng)機(jī)器人遭遇到奇異位姿時(shí)，容易出現(xiàn)失衡問題，甚至倒地。因此，研究雙足機(jī)器人在奇異位姿下的穩(wěn)定性和補(bǔ)償方法具有重要的理論和實(shí)際意義。2.奇異位姿的定義和產(chǎn)生原因奇異位姿是指機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)的一種特殊姿態(tài)，其在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)上具有特殊性質(zhì)。奇異位姿的產(chǎn)生原因主要包括以下幾個(gè)方面：機(jī)器人關(guān)節(jié)限制、力矩分配不合理以及環(huán)境約束等。這些因素的綜合作用導(dǎo)致了機(jī)器人在特定位姿下出現(xiàn)穩(wěn)定性問題。3.奇異位姿對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性的影響奇異位姿對(duì)雙足機(jī)器人的穩(wěn)定性具有顯著影響。一方面，奇異位姿會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)受力不均勻，造成失衡和倒地的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，奇異位姿還會(huì)影響機(jī)器人的步態(tài)和移動(dòng)能力，降低機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效能。4.奇異位姿補(bǔ)償方法針對(duì)奇異位姿對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性的影響，本論文提出一種奇異位姿補(bǔ)償方法。該方法基于反饋控制，在控制算法中引入奇異位姿檢測(cè)和補(bǔ)償策略。具體而言，通過對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度和力矩的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人姿態(tài)的調(diào)整和穩(wěn)定，從而避免機(jī)器人在奇異位姿下的失衡和倒地問題。5.實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析為驗(yàn)證所提出的奇異位姿補(bǔ)償方法的有效性，設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的方法可以有效提升機(jī)器人在遭遇奇異位姿時(shí)的穩(wěn)定性，減少失衡和倒地的風(fēng)險(xiǎn)。6.結(jié)論本論文針對(duì)雙足機(jī)器人避開奇異位姿的問題展開了研究，通過提出一種奇異位姿補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在遭遇奇異位姿時(shí)的穩(wěn)定性提升。實(shí)驗(yàn)證明，所提出的方法對(duì)機(jī)器人的穩(wěn)定控制具有重要的意義，并可應(yīng)用于實(shí)際的雙足機(jī)器人系統(tǒng)中。參考文獻(xiàn)：[1]Zhang,X.,&Wang,Q.B.(2015).Afoot-floorreactionforceestimationmethodforhuman-likebipedrobotsbasedonbalanceandmotioncriterion.JournalofIntelligent&RoboticSystems,78(2),193-206.[2]Huang,M.,&Wang,X.(2018).Gaitplanningandcontrolforminiaturebipedrobot.InternationalJournalofAutomationandComputing,15(6),704-716.[3]Kajita,S.,Kanehiro,F.,Kaneko,K.,Fujiwara,K.,Harada,K.&Yokoi,K.(2003).BipedWalkingPatternGenerationbyusingPreviewControlofZero-MomentPoint.Proceedingsofthe2003IEEEInternationalConferenceonRobotics&Automation,2,1620-1626.[4]Cheng,Q.,&Yang,K.(2015).Postureandmotioncontrolforabipedrobotwalkingonuneventerrains.InternationalJournalofRoboticsandAutomation,30(3),291-300.[5]Sun,X.,&Gao,F.(2017).Adaptivebipedwalkcontrolusing