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1、洫i工厶堂墅1上堂位论宝 垴至摘要双足机器人步态规划及行走控制是双足机器人研究领域的热点和难点另外，高能效、高速动态行走已是双足机器人步态控制研究一个重要课题为了区别主动行走且行走更拟人，本文主要针对双足机器人步行中的欠驱动进行研究，使双足机器人实现动态行走。因此，以五连杆欠驱动平面双足机器人作为研究对象，设计控制策略对其行走进行控制，并在此基础上又设计了变速控制策略文本主要完成了以下工作：1建立了双足机器入运动学及动力学模型2设计了双足机器人的时不变控制策略，即采用反馈线性化方法设计指数稳定控制器完成步态的跟踪控制，并由庞卡莱映射分析内动态的稳定性，得到稳定的初始状态该控制策略的实现需要解决
2、两个问题，一方面是，带“不能观”部分的系统的跟踪控制问题；另一方面是，参考轨迹的设计问题在该方法下设计的控制器实现了机器人的高速稳定行走3设计了变速行走步态及控制方法它由两层控制结构构成：上层由模糊融合和PI控制器构成前馈反馈控制器来调整参考轨迹，即参考步态；底层为时不变控制，用于实现稳定的轨迹跟踪文中给出的仿真实现了行走速度06-08ms的变速4为验证步态设计及控制设计的效果，初步搭建了Adams仿真平台，并进行了机器人步态仿真，且结合Matlab设计了模型一控制联合仿真关键字：双足机器人，欠驱动行走，时不变控制，交速控制nmAbstractGait planning and walking
3、 control of biped robot are difficult problems and arethe hot spots of biped robot researchBesides，dynamic walking with high energyefficiency and high speed has become all important topic ofgait control of biped robotThis paper focuses on underactuation and dynamic walking of biped robot in order to
4、obtain more humanoid walking and differ from active walkingTherefore，this paperstudies five-link underactuated planar biped robot for which a control strategy 0fwalking is designed to achieve walking，as well as a control strategy of speedvariablewalking on th is basisThis paper includes these main w
5、orks：Firstly，kinematic model and dynamic model of biped robot are builtSecondly，time-invariant control strategy of biped robot is designed，that isexponentially stable controller is designed using feedback linearization method toachieve gait tracking，further more，stability of inner dynamics is analyz
6、ed and initialconditions are obtained using Poincare mapping methodTwo problems need to besolved to realize this control strategyThey are the tracking control of a system withunobservable”part,and the design of reference trajectoriesUsing this controlstrategy，the robot achieves stable walking under
7、a speed which call be nighThirdly，speed-variable walking gait and control method are designed to makewalking process more completeThe control method is made up of two levelsTheupper level includes a fu fusion and a PI controller to adjust the referencetrajectory，namely reference gaitThe lower level
8、is the timeinvariant control strategyto realize stable trajectory trackingThe simulation results of speedvariable Walkin2in this paper show that walking speed can change between 06ms and 08msFourthly，to verify the designed gaits and controller,Adams simulation platformis constructed，on which the rob
9、ot gaits are simulated。and Matlab is combined todesign the modelcontroller co-simulationKeyword：biped robot，under-actuated walking，time-invariant control，speedcontr01IVV目录习受谢Ij_要IIABEl从CTI、，目习E、，I第1章j昔论11,1 弓I吉112 双足机器人的研究现状。2，2， 主髟祝器久2，22 亥腰茚纾建扔器久j13 双足机器人步态设计方法及控饲方法71,4 本文主要内容8第2幸运动学、动力学建摸1l21 概j2
10、罡l l2,2 双足机器人运动学模型1l22， 硭籽岔置门222 关秽避劈与逆存厉，c蓬度13连籽质心速度和关节角速度之阈的关系为J323 逆运动学一一由连杆的位姿求关节角14231 数值法求解逆运动学问题14232 1旁劳癸苍142A 双足机器人拉格朗日动力学楚模1424】行走Z贸赞一15Z42 学魇艾舻缈发彰力学砖苈16243 碰擅缈反譬撵，6244 步行疆砻群型，825 本章小结l 8笫3幸双足机器人定速行走1931 概述1 93,2 系统零动态19321 摆髟历发零动苍2D322 游素掌彩苍刀33 庞卡莱映射分析混杂零动态的j囊定性2334 指数稳定控制器设计253,5 定速行走步态设
11、计及控钥25351 步行旋垆26352参考税逆旋舻27366亨真2936，足送行走痧其3D362模型矢露拦蒯历屯蓐3，37 本章小结32笫4章双足机器人变速行走。3拿41 概述334Z 变速原理33t 2， 一步芟遘切拱w422 比剜缉分(PI夕拦蒯器蛮逆3443 基于模糊算法的交速控制策略36VlV第1章绪论11引言机器人作为从上世纪开始出现的独特设备，从一出现便得到了很大地关注，成为工业自动化发展的一个重要载体。它的种类繁多使它可以应用在各个领域，既可用于制造业，如焊接，物品搬运等，又可用于服务业，如家政服务、会议引导等n在机器人家族当中，双足机器人以它的灵活、拟人而著称，是机器人研究领域的一个重要分支。双足机器人是一门由仿生学、机械设计和加工、计算机控制理论与人工智能等多学科形成的交叉学科1它具有与人类相似的外形和行走机构，对它的研究是人类对自身行走特性的好奇和探索，而且与其他轮式、履带式机器人相比，它具有更高的灵活性，能
