基于ZMP的人形双足机器人步态规划研究与实践.docx

基于ZMP的人形双足机器人步态规划研究与实践

目录

内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.2研究目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.3国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

ZMP理论及其在机器人步态规划中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1ZMP基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.2ZMP与机器人稳定性的关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3ZMP在步态规划中的应用优势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

人形双足机器人步态规划方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1基于ZMP的步态规划模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

3.2步态规划算法设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

3.2.1优化目标函数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

3.2.2约束条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2.3求解方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

步态规划仿真实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

4.1仿真环境搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

4.2步态规划仿真实验方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

4.2.1步态参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

4.2.2仿真结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

实验验证与结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

5.1实验平台与设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

5.2实验方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

5.2.1实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

5.2.2实验数据采集．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

5.3结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

5.3.1稳定性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

5.3.2能量消耗分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

5.3.3适应性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

优化与改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

6.1步态参数优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

6.2算法改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

6.2.1模型简化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

6.2.2算法效率提升．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

1.内容概要

（1）研究背景

随着机器人技术的迅速发展，人形双足机器人在服务、探索及救援等领域展现出巨大的潜力。ZMP（ZeroMomentofProgress）技术作为双足行走的关键算法，其优化对于提高机器人的步态效率和稳定性至关重要。本研究旨在通过基于ZMP的人形双足机器人步态规划，实现更加自然、高效的行走模式，为机器人的应用提供理论与实践基础。

（2）研究目标

本研究的主要目标