外文翻譯譯文--雙足機器人上樓梯的步態(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 樓梯是雙足機器人的 一種 基本 動作。一個有效的算法對 雙足步行的 穩(wěn)定 性 是至關重要的。 在本文中 ， 我們以 雙足 機器人爬樓梯為例，提出一個基于重復變換法（ RDK） 的算法來 規(guī)劃 上樓梯 動作和 前向 運動。在 本文 提出 的 算法中 ， 為了滿足 上 樓梯的穩(wěn)定性 ，機器人通過上身 來 調(diào)整 質(zhì)心的位置 ，并且 由 重復 變換 法（ RDK） 進行 計算 和 修正 。 重復變換法 的作用 是有 保證性 的， 其 可行性和有效性 已經(jīng) 通過 雙足 機器人 上 樓梯仿真實驗的 驗證； 而本文提出的算法也適用于雙足機器人 下樓梯。 【 索引詞 】 雙足 機器人 ； 上 樓梯 ； 重復變換法 ； 重心 運動 ； 雙足 機器人 和人類一樣擁有 多自由度的特點 ， 每一個關節(jié)可以 通過巧妙的組合 從而可以完成各種動作 。 而且 雙足 機器人對環(huán)境具有良好的適應性 ， 并能進入相對狹窄空間替 代 人類執(zhí)行各種操作 ， 所以它們具有 廣闊的應用前景。 上下樓梯 只 是 雙足 機器人 具有的 基本 功能 。 而 建立機器人的運動學模型 ， 分析 其 上下樓梯 的過程 ， 并研究其步態(tài) 規(guī)劃 方法 ， 是實現(xiàn) 雙足 機器人穩(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) 計算出 雙足 機器人的上下樓梯 的步態(tài)規(guī)劃 。 如 Yusuke Sugahara 以及其他人 提出 通過調(diào)整腰部關節(jié)的角度和 預先設置 的零點力矩 （ ZMP） 軌跡 來設計 機器人的步態(tài)規(guī)劃方法爬樓梯。 而 Jeon 以及其他人 通過四項多項式 計算 關節(jié)的運動軌跡 ， 并優(yōu)化的機器人 上下樓所需的 最小能耗 ， 實現(xiàn)機器人 上 樓梯 的步態(tài)規(guī)劃。 EunSu 等 人則 通過優(yōu)化多項式參數(shù) 與 動態(tài)加密算法和自適應遺傳算法 ，并且 結合 低階多項式 來 計算 各關節(jié)的運動軌跡 ， 最后研究 軸承扭矩 和 能源消耗和 ZMP， 直至 機器人 能穩(wěn)定 上下樓梯 從而規(guī)劃 機器人的 上 樓梯軌跡 。 Song Xianxi 等 學者 利用 踝關節(jié)的運動軌跡 ， 并調(diào)整踝關節(jié)的旋轉角與 利用 模糊控制算法使 ZMP的位置接近 支撐 區(qū)域的中心 ， 實現(xiàn) 機器人 穩(wěn)定 上 樓梯的步態(tài)規(guī)劃。除此之外 ， 其他一些國際和國內(nèi) 學者也做了相關研究 關于 雙足 機器人的上下樓 梯或 上下 斜坡 的步態(tài)規(guī)劃 。上面的算法主要是基于關節(jié)軌跡 的預先計算 ， 然后 通過 模糊控制算法 或 遺傳算法 優(yōu)化步態(tài)等 ，這些 算法相當復雜 ，因為 計算 量 是 非常 巨大 的 ，而且 處理時間 非常 長。 本文 在 分析 雙足 機器人 動作 的基礎上 ， 提出一個基于重復變換法 （ RDK） 的新算法 來規(guī)劃 攀爬動作和 前向 運動。 算法的核心主要是 通過腰部關節(jié)的運動 來 調(diào)整重心位置 ， 以滿足 重心位置變化的需求 ， 規(guī)劃 機器人 能穩(wěn)定地 上樓梯 且 不讓機器人摔倒的步態(tài) 。 雙足機器人 的 仿真 模型如 圖 1所示。 圖 1 雙足 機器人的仿真模型 圖 1 中 的 模型 有 6個 自由度。 分別是 每條腿有 3個自 由度 ， 右腿包括踝關節(jié) JR1， 膝關節(jié) JR2， 髖關節(jié) JR3。 而左腿包括踝關節(jié) JL1， 膝關節(jié) JL2和髖關節(jié) JL3。腰關節(jié) 是 兩個自由度的 球形 關節(jié) 。 J7能夠 使腰部關節(jié) 向前和向后 旋轉 ， 而 J
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