機器人設(shè)計技術(shù)ppt課件(已修改)
2025-05-12 22:13 本頁面
【正文】 第五節(jié) 感知與智能應(yīng)用系統(tǒng)實例仿人機器人智能行走系統(tǒng)第五節(jié) 感知與智能應(yīng)用系統(tǒng)實例仿人機器人智能行走系統(tǒng)人體在行走的過程中，其重心不斷地周期性移動和改變，在任何時刻至少有一只腳與地面接觸，而其中一段是兩只腳同時著地。單支撐和雙支撐交替進行，但只有單支撐和雙支撐在行走周期中所占比例合理，才能保持身體平衡。雙足行走周期：三個階段：單腳支撐階段，也稱擺腿階段。雙腳支撐階段移動過度階段第五節(jié) 感知與智能應(yīng)用系統(tǒng)實例仿人機器人智能行走系統(tǒng)一、 ZMP理論與計算 ZMP(零矩點 )控制是目前應(yīng)用比較成功的雙足機器人平衡理論，它要求 ZMP點必須位于支撐面內(nèi)。根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計雙足機器人結(jié)構(gòu)，得到重力的大??；再由運動軌跡規(guī)劃確定重力的位置和慣性力，計算出期望 ZMP位置，并進行穩(wěn)定性分析和驗證，保證期望 ZMP落入支撐面內(nèi)。由于建模和計算誤差，實際 ZMP與期望 ZMP會存在一定誤差，可能會造成雙足機器人的失穩(wěn)。因此，必須實時監(jiān)控期望 ZMP與實際 ZMP的偏差，并進行相應(yīng)的補償。第五節(jié) 感知與智能應(yīng)用系統(tǒng)實例ZMP位置檢測需要六維力傳感器獲取地面反力信息；另外，擺動腿著地時與地面間的沖擊力，對于運動過程的穩(wěn)定性同樣起到至關(guān)重要的作用。 仿人機器人行走系統(tǒng)采用六維力 /力矩傳感器 IFS105M50A220I63構(gòu)成實際 ZMP檢測系統(tǒng)，控制軟件包括：采集地面反力數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行處理。計算機器人系統(tǒng)的實際 ZMP位置。第五節(jié) 感知與智能應(yīng)用系統(tǒng)實例右圖為 ZMP行走模型，重力和慣性力構(gòu)成機器人的廣義力，廣義力的延長線落在地面上的點，即為期望的 ZMP，對該點的廣義力矩為零。如果作用在機器人腳底的實際地面反力（包括垂直反力和摩擦力）中心與期望的 ZMP重合，并落在支撐面上，則對于機器人無翻轉(zhuǎn)力矩，從而使機器人處于穩(wěn)定行走狀態(tài)。如果不重合，則可能存在翻轉(zhuǎn)力矩（因運動軌跡已經(jīng)規(guī)劃好）。第五節(jié) 感知與智能應(yīng)用系統(tǒng)實例期望 ZMP的位置可通過實際結(jié)構(gòu)的尺寸、質(zhì)量、步態(tài)規(guī)劃進行計算。 六維力 /力矩傳感器的最佳位置應(yīng)在踝關(guān)節(jié)以下，越接近地面越好。 根據(jù)測量得到的力和力矩值，由傳感器數(shù)學(xué)模型（右圖），可以計算出實際的 ZMP值：第五節(jié) 感知與智能應(yīng)用系統(tǒng)實例期望 ZMP與實際 ZMP不重合產(chǎn)生的附加翻轉(zhuǎn)力矩的計算公式為： 參考上述公式，為了消除翻轉(zhuǎn)力矩，必須消除期望 ZMP與實際 ZMP的偏差；因此，平
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