外文翻譯譯文--雙足機(jī)器人上樓梯的步態(tài)規(guī)劃(已修改)
2025-06-01 05:20 本頁面
【正文】 中文 4015字 出處： Mechatronics and Automation (ICMA), 2020 IEEE International Conference on. IEEE, 2020: 10691073 雙足機(jī)器人 上 樓梯的步態(tài) 規(guī)劃 Zhang Qin, Fan Changxiang and Yao Tao School of Mechanical and Automotive Engineering South China University of Technology Guang zhou, Guangdong Province, China Yoshitsugu Kamiya Department of Mechanical Systems Engineering Kanazawa University Kanazawa, Japan 【 摘要 】 上 樓梯是雙足機(jī)器人的 一種 基本 動(dòng)作。一個(gè)有效的算法對(duì) 雙足步行的 穩(wěn)定 性 是至關(guān)重要的。 在本文中 ， 我們以 雙足 機(jī)器人爬樓梯為例，提出一個(gè)基于重復(fù)變換法（ RDK） 的算法來 規(guī)劃 上樓梯 動(dòng)作和 前向 運(yùn)動(dòng)。在 本文 提出 的 算法中 ， 為了滿足 上 樓梯的穩(wěn)定性 ，機(jī)器人通過上身 來 調(diào)整 質(zhì)心的位置 ，并且 由 重復(fù) 變換 法（ RDK） 進(jìn)行 計(jì)算 和 修正 。 重復(fù)變換法 的作用 是有 保證性 的， 其 可行性和有效性 已經(jīng) 通過 雙足 機(jī)器人 上 樓梯仿真實(shí)驗(yàn)的 驗(yàn)證； 而本文提出的算法也適用于雙足機(jī)器人 下樓梯。 【 索引詞 】 雙足 機(jī)器人 ； 上 樓梯 ； 重復(fù)變換法 ； 重心 運(yùn)動(dòng) ； 雙足 機(jī)器人 和人類一樣擁有 多自由度的特點(diǎn) ， 每一個(gè)關(guān)節(jié)可以 通過巧妙的組合 從而可以完成各種動(dòng)作 。 而且 雙足 機(jī)器人對(duì)環(huán)境具有良好的適應(yīng)性 ， 并能進(jìn)入相對(duì)狹窄空間替 代 人類執(zhí)行各種操作 ， 所以它們具有 廣闊的應(yīng)用前景。 上下樓梯 只 是 雙足 機(jī)器人 具有的 基本 功能 。 而 建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 ， 分析 其 上下樓梯 的過程 ， 并研究其步態(tài) 規(guī)劃 方法 ， 是實(shí)現(xiàn) 雙足 機(jī)器人穩(wěn)定的 步態(tài) 非常重要的保證 。 一些目前的 研究成果已經(jīng) 計(jì)算出 雙足 機(jī)器人的上下樓梯 的步態(tài)規(guī)劃 。 如 Yusuke Sugahara 以及其他人 提出 通過調(diào)整腰部關(guān)節(jié)的角度和 預(yù)先設(shè)置 的零點(diǎn)力矩 （ ZMP） 軌跡 來設(shè)計(jì) 機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃方法爬樓梯。 而 Jeon 以及其他人 通過四項(xiàng)多項(xiàng)式 計(jì)算 關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 并優(yōu)化的機(jī)器人 上下樓所需的 最小能耗 ， 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 上 樓梯 的步態(tài)規(guī)劃。 EunSu 等 人則 通過優(yōu)化多項(xiàng)式參數(shù) 與 動(dòng)態(tài)加密算法和自適應(yīng)遺傳算法 ，并且 結(jié)合 低階多項(xiàng)式 來 計(jì)算 各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 最后研究 軸承扭矩 和 能源消耗和 ZMP， 直至 機(jī)器人 能穩(wěn)定 上下樓梯 從而規(guī)劃 機(jī)器人的 上 樓梯軌跡 。 Song Xianxi 等 學(xué)者 利用 踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 并調(diào)整踝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角與 利用 模糊控制算法使 ZMP的位置接近 支撐 區(qū)域的中心 ， 實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人 穩(wěn)定 上 樓梯的步態(tài)規(guī)劃。除此之外 ， 其他一些國(guó)際和國(guó)內(nèi) 學(xué)者也做了相關(guān)研究 關(guān)于 雙足 機(jī)器人的上下樓 梯或 上下 斜坡 的步態(tài)規(guī)劃 。上面的算法主要是基于關(guān)節(jié)軌跡 的預(yù)先計(jì)算 ， 然后 通過 模糊控制算法 或 遺傳算法 優(yōu)化步態(tài)等 ，這些 算法相當(dāng)復(fù)雜 ，因?yàn)?計(jì)算 量 是 非常 巨大 的 ，而且 處理時(shí)間 非常 長(zhǎng)。 本文 在 分析 雙足 機(jī)器人 動(dòng)作 的基礎(chǔ)上 ， 提出一個(gè)基于重復(fù)變換法 （ RDK） 的新算法 來規(guī)劃 攀爬動(dòng)作和 前向 運(yùn)動(dòng)。 算法的核心主要是 通過腰部關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng) 來 調(diào)整重心位置 ， 以滿足 重心位置變化的需求 ， 規(guī)劃 機(jī)器人 能穩(wěn)定地 上樓梯 且 不讓機(jī)器人摔倒的步態(tài) 。 雙足機(jī)器人 的 仿真 模型如 圖 1所示。 圖 1 雙足 機(jī)器人的仿真模型 圖 1 中 的 模型 有 6個(gè) 自由度。 分別是 每條腿有 3個(gè)自 由度 ， 右腿包括踝關(guān)節(jié) JR1， 膝關(guān)節(jié) JR2， 髖關(guān)節(jié) JR3。 而左腿包括踝關(guān)節(jié) JL1， 膝關(guān)節(jié) JL2和髖關(guān)節(jié) JL3。腰關(guān)節(jié) 是 兩個(gè)自由度的 球形 關(guān)節(jié) 。 J7能夠 使腰部關(guān)節(jié) 向前和向后 旋轉(zhuǎn) ， 而 J
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