1.仿人跑步機器人穩(wěn)定性

在起跳級階段，由于機器人一只腳著地，根據(jù)D’Alembert原理推出，機器人的ZMP必須位于支撐腳底和地面接觸面內(nèi)，在飛行階段，機器人雙腳離地，為了不使機器人，在空中翻轉(zhuǎn)，必須是機器人在支撐腳離開地面時，身體各個部分的對機器人整體質(zhì)心的動量矩之和為零或接近零。（詳細參考黃強的分析）

2.機器人落地沖擊地面問題

根據(jù)目前對碰撞問題的研究，假定碰撞作用時間很短，且碰撞力很大，此時的慣性力等都可以忽略不計；腳底與地面的碰撞時非彈性碰撞，由此得出在碰撞現(xiàn)象發(fā)生瞬間,機器人支撐腿各個關(guān)節(jié)的角速度會發(fā)生不連續(xù)的變化,但它們角位移變化連續(xù),然后根據(jù)拉格朗日動力學方程,便可以推出沖擊作用前后機器人相關(guān)廣義速度變化公式。

機器人與地面碰撞的緩沖：a.在腳底加橡膠墊減震，b.或使用彈性腿部結(jié)構(gòu)，c.利用電機的反向力矩控制

3.仿人跑步機器人控制

3.1離線規(guī)劃加在線控制方法

即各關(guān)節(jié)采用PID閉環(huán)控制，主控制向各關(guān)節(jié)控制器發(fā)送對應(yīng)的位置，實現(xiàn)解耦和分布式控制策略。其缺點是當環(huán)境變化時，他只能對參考軌跡進行少量的修改

3.2集成運動控制方法

即基于動力學濾波器的概念，在機器人滿足動力學約束的調(diào)價下，實時產(chǎn)生機器人的下一個運動周期各個關(guān)節(jié)的軌跡，以便使機器人在平衡環(huán)境對它所施加的力和力矩。

3.3分解動量控制方法

即根據(jù)機器人在跑步時,其各部分對于整體質(zhì)心的動量和動量矩滿足一定的條件而實施控制的。當機器人實現(xiàn)三維跑步動作時,對其質(zhì)心的動量和動量矩共六個分量(即動量和動量矩分別沿X，Y，Z軸各有三個分量),首先推導動量!動量矩和身體每個關(guān)節(jié)的關(guān)系式,然后確定在跑步時所需要的參考動量和動量矩,就可以根據(jù)推導出的關(guān)系式得到機器人各個關(guān)節(jié)的軌跡,進而對機器人的跑步動作進行控制。

3.4基于反饋線性化技術(shù)（計算力矩）的控制方法

控制方法對機器人的拉格朗日動力學方程進行線性化，根據(jù)一定的跑步步態(tài)參數(shù)和各個關(guān)節(jié)軌跡，通過線性化的動力學方程可以顯式求解出各個關(guān)節(jié)需要的控制力矩。

由于機器人的動力學方程是高非線性!高禍合的模型,在采用線性化技術(shù)后，就可以采用線性PD控制策略來對機器人進行控制。這個方法的優(yōu)點是利用了非線性動態(tài)模型得到漸進

穩(wěn)定的閉環(huán)控制器。和第一種控制器比較，這些控制器既不是分布的也不是解耦的。

4.機器人運動學分析

D一H齊次矩陣變換法，通過引入D一H變換規(guī)則構(gòu)造相鄰坐標系間的齊次變換矩陣,然后從第一個桿件依次遞推,即可得到機器人各個桿件的運動學量。對于逆運動學
分析，主要根據(jù)機器人質(zhì)心軌跡、雙腳軌跡和雙臂軌跡等己知量，通過坐標轉(zhuǎn)換矩陣和運動學約束，建立一組非線性方程組，然后采用牛頓一拉斐遜(Newton一Raphson)數(shù)值

迭代算法,求出機器人各關(guān)節(jié)運動學參數(shù)的數(shù)值解。這種方法的優(yōu)點是:在分析逆運動學時,可以方便地根據(jù)機器人質(zhì)心實際位置求得各關(guān)節(jié)運動學參數(shù),并考慮到機器人實際質(zhì)心不

固定于髖關(guān)節(jié)處,提高跑步步態(tài)規(guī)劃精度。

總結(jié)

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