多足步行机器人步态规划及控制的研究
双足机器人步行规划与控制方法研究的开题报告
双足机器人步行规划与控制方法研究的开题报告一、选题背景和意义：双足机器人是一种模拟人类步态的机器人，具有广阔的应用前景和研究意义。
随着机器人技术的不断发展，双足机器人在工业生产、服务机器人、救援机器人等领域有着广泛的应用。
然而，双足机器人的步行规划与控制是机器人技术中的难点和热点问题之一。
二、研究内容和目标：本研究将研究双足机器人的步行规划与控制方法，主要包括以下内容：1. 基础理论研究：分析双足机器人步行的动力学特性和控制原理，建立机器人步行控制系统的数学模型；2. 步态生成研究：研究双足机器人的步态生成算法，设计有效的步态规划方法，确保机器人步行平稳性和稳定性；3. 姿态控制研究：研究姿态控制算法，根据机器人的运动轨迹和姿态变化对机器人进行控制，保证机器人稳定运动；4. 实验验证：通过实验验证，检验所提出的步行规划与控制方法的有效性和可行性。
本研究的目标是设计一种高效、稳定的双足机器人步行控制方法，达到机器人行走平稳性、稳定性和自适应性要求，为双足机器人应用领域提供高效的技术支撑。
三、研究方法和步骤：本研究采用理论分析和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：1. 基础理论研究：深入理解双足机器人的动力学特性和控制原理，建立机器人步行控制系统的数学模型；2. 步态生成研究：研究双足机器人的步态生成算法，设计有效的步态规划方法；3. 姿态控制研究：研究姿态控制算法，根据机器人的运动轨迹和姿态变化对机器人进行控制；4. 实验验证：通过实验验证，检验所提出的步行规划与控制方法的有效性和可行性。
四、预期成果：通过本研究，预期可以得到以下成果：1. 可以深入理解双足机器人的动力学特性和控制原理，建立机器人步行控制系统的数学模型；2. 提出一种高效、稳定的步行规划方法，确保机器人步行平稳性和稳定性；3. 提出一种有效的姿态控制算法，保证机器人稳定运动；4. 通过实验验证，检验所提出的步行规划与控制方法的有效性和可行性。
机器人足部控制技术的研究与实现
机器人足部控制技术的研究与实现近年来，机器人技术飞速发展，越来越多的机器人被应用到各个领域中。
但很多人可能不知道，机器人足部控制技术是机器人技术中非常重要的一项技术，因为足部控制技术可以有效提高机器人的行动能力。
下面我们来了解一下机器人足部控制技术的研究与实现。
一、足部控制技术的概念和意义足部控制技术指的是机器人通过控制自身足部的运动，来实现行走、奔跑、攀爬等动作的技术。
这项技术的主要作用是提高机器人的行动能力，让机器人在各种环境中可以更加自如地行动。
这个技术不仅可以应用到人形机器人上，也可以应用到车、船、飞行器等各种机器人上面。
二、足部控制技术的主要应用领域足部控制技术的应用非常广泛，主要应用在以下几个领域：1、工业制造足部控制技术可以应用到工业机器人上，让机器人可以更加自由地移动和操作。
这样可以大大提高工业制造的效率和精度，减少劳动力的使用。
2、救援和探险足部控制技术可以应用到救援机器人和探险机器人上。
这些机器人可以在各种复杂环境下灵活自如地行动，更好地完成任务。
3、消防和军事足部控制技术可以应用到消防和军事机器人上。
这些机器人可以在各种复杂环境下进行灭火、搜救等任务，提高救援效率和保障人员安全。
在军事方面，足部控制技术也可以应用到机器人士兵上，提高战斗力和保障人员安全。
三、机器人足部控制技术的研究现状目前，机器人足部控制技术的研究已经取得了很大的进展。
在研究方面，主要包括以下几个方面：1、步态规划步态规划是机器人足部控制技术中非常关键的一部分，它可以高效地规划机器人行进路线和步态。
目前，步态规划算法已经比较成熟，可以根据不同的应用场景来制定不同的行进路线和步态。
2、运动控制运动控制是机器人足部控制技术的核心部分，它可以控制机器人足部的运动轨迹和力度。
目前，运动控制算法也已经比较成熟，可以根据机器人的物理参数和环境参数来制定相应的运动规划策略。
3、足部力量传感器足部力量传感器可以感知机器人足部的压力和负荷情况，提高机器人在不同地形和坡度上的行动能力。
双足机器人步态与路径规划研究的开题报告
双足机器人步态与路径规划研究的开题报告1. 研究背景与意义双足机器人是一种拥有双足摆动、稳定步行的机器人系统。
其足底传感器、惯性导航系统等技术可以使其具备复杂环境下高效稳定的行走能力，因此被广泛应用于人形机器人、救援机器人、服务机器人等领域。
双足机器人的步态与路径规划是其行走能力的核心，它们直接影响机器人的稳定性和效率。
因此，对双足机器人的步态与路径规划进行深入研究，对于提高双足机器人的稳定性和智能化水平、拓展其应用领域具有重要意义。
2. 研究目标本研究的目标是，通过理论分析和实验验证，深入研究双足机器人步态与路径规划的关系，探索优化双足机器人步态和路径规划的方法，提高其稳定性和行走效率。
具体而言，本研究将对以下问题进行深入探究：1. 双足机器人的步行模式与路径规划算法；2. 基于视觉传感器的双足机器人姿态估计；3. 双足机器人在复杂地形和障碍物下的路径规划和避障算法；4. 双足机器人步态和路径规划的在线优化算法。
3. 研究内容与方法本研究将结合理论分析和实验验证的方法，对双足机器人步态与路径规划进行深入研究。
具体而言，将从以下几个方面展开研究：1. 双足机器人的步行模式与路径规划算法通过对双足机器人的基础步态进行分析，探究其步行模式，建立数学模型。
基于此，结合路径规划算法，设计双足机器人的运动轨迹，使其能够实现高效稳定的步行。
2. 基于视觉传感器的双足机器人姿态估计利用双足机器人的传感器信息，通过视觉传感器对其姿态进行估计，为后续的路径规划和避障算法提供准确的基础数据。
3. 双足机器人在复杂地形和障碍物下的路径规划和避障算法针对双足机器人在复杂环境下的行走情况，设计相应的路径规划和避障算法，使机器人能够高效、安全地完成任务。
4. 双足机器人步态和路径规划的在线优化算法通过持续的数据采集和分析，设计在线优化算法，对双足机器人的步态和路径规划进行实时优化，提高其运动效率和稳定性。
4. 研究预期成果通过本研究，预期获得以下成果：1. 深入探究双足机器人步态和路径规划的关系，提出一种基于步态的路径规划方法；2. 设计一种基于视觉传感器的双足机器人姿态估计算法；3. 提出一种双足机器人在复杂环境下的路径规划和避障算法；4. 设计一种在线优化算法，能够实现双足机器人的实时优化步态和路径规划；5. 经过实验验证，验证本研究成果的有效性。
四足步行机器人结构设计分析
四足步行机器人结构设计分析【摘要】四足步行机器人是一种重要的机器人形态，具有灵活性和稳定性。
本文主要分析了四足步行机器人的结构设计，并探讨了其运动原理和关键技术。
通过对四足步行机器人的功能、优势、结构组成以及发展趋势的分析，揭示了其在各种应用场景中的潜力和重要性。
研究发现，四足步行机器人结构设计的关键技术对于其性能和效率至关重要。
未来工作应重点关注四足步行机器人结构设计的创新和优化，以满足不同领域的需求。
通过本文的分析和总结，可以为四足步行机器人结构设计提供参考和指导，促进其在工业生产、救灾等领域的应用。
【关键词】四足步行机器人、结构设计、分析、功能、优势、组成、运动原理、关键技术、发展趋势、重要性、研究方向、未来、结语1. 引言1.1 四足步行机器人结构设计分析的重要性四足步行机器人结构设计的优化可以提高机器人的工作效率和性能，使其在工业生产、救援和军事等领域中发挥更大的作用。
通过对机器人结构设计的详细分析，可以找出其优势和不足之处，为进一步改进和提升机器人性能提供参考和指导。
四足步行机器人结构设计分析的重要性在于为机器人的进一步发展提供了重要的理论依据和实践指导，可以不断改进和完善机器人的结构设计，提高其性能和适应性，推动机器人技术的发展和应用。
对四足步行机器人结构设计的深入分析是十分必要和重要的。
1.2 研究背景四足步行机器人是一种模仿动物四肢行走的机器人，具有很高的灵活性和适应性，可以在各种复杂环境下执行任务。
随着人工智能和机器人技术的迅速发展，四足步行机器人在军事、救援、探险等领域具有广阔的应用前景。
要实现四足步行机器人的高效运动和稳定性，必须对其结构进行合理设计和优化。
当前，关于四足步行机器人结构设计的研究主要集中在结构组成、运动原理、关键技术和发展趋势等方面。
通过对四足步行机器人结构的深入分析和探讨，可以更好地了解其运动机理和设计原理，为提高其运动性能和稳定性提供有效的指导和支持。
基于重心的双足步行机器人步态规划及稳定性控制设计与研究的开题报告
基于重心的双足步行机器人步态规划及稳定性控制设计与研究的开题报告一、研究背景和意义随着科技的不断发展，双足步行机器人逐渐成为研究热点。
双足步行机器人具有人类化、灵活多变、适应性强等特点，可广泛应用于工业制造、医疗护理、救援救灾等领域。
然而，双足步行机器人的步态规划和稳定控制是其研究的关键问题之一。
本研究以重心为基础，探究双足步行机器人的步态规划和稳定性控制，旨在解决现有双足步行机器人在移动时的晃动、倾翻等问题，提高其行走稳定性和适应性，为双足步行机器人的应用提供更好的技术支持和思路。
二、研究内容和方法本研究的主要内容包括：1.双足步行机器人的步态规划：结合机器人的动力学特征，设计适合双足步行机器人的步态，以达到平稳、高效的行走，并实现移动的各种功能。
2.双足步行机器人的稳定性控制：基于机器人的重心运动控制，对机器人进行动态稳定分析，设计较优的控制算法，实现机器人行走过程中的稳定控制。
3.实验验证：通过对已有的双足步行机器人进行实验验证，检验所设计的步态规划和稳定性控制方法的有效性和实用性。
研究方法主要包括理论研究、仿真分析和实验验证。
通过建立数学模型、仿真计算和实际试验，探究双足步行机器人的步态规划和稳定性控制。
三、研究预期成果1.设计一种适应各种场景的双足步行机器人步态规划方法。
2.设计一种基于重心运动的稳定性控制算法，提高双足步行机器人的行走平稳性。
3.实验验证所提出的步态规划和稳定性控制方法的有效性，为双足步行机器人的实际应用提供技术参考和支持。
四、研究难点和工作计划1.研究难点鉴于双足步行机器人的复杂性，本研究的主要难点在于：（1）步态规划方法的设计要考虑到多种外部因素，如不同地形、有障碍物、所载重物等。
（2）稳定性控制算法的设计要提高机器人的整体稳定性，但不能牺牲机器人行走的灵活度和效率。
2.工作计划根据上述研究内容和难点，具体的工作计划如下：（1）文献调研和理论分析：对双足步行机器人的相关研究进行归纳总结，对步态规划、稳定性控制等关键问题进行理论分析和建模研究。
双足步行机器人行走控制研究
06
结论与展望
研究成果总结
已实现稳定的步态控制
通过先进的控制算法，双足步行机器人已经能够实现稳定的步态 行走，并在不同地形和环境下展示出良好的适应性。
高度自主导航
机器人已经具备对环境的感知和自主决策能力，可以在未知环境 中自我导航和避障。
强大的负载能力
一些双足机器人已经具备强大的负载能力，可以携带重物进行长 距离行走，这在军事、救援和公共服务等领域具有广泛的应用前 景。
应用前景与展望
军事与救援
双足步行机器人在军事和救援领域具有广泛的应用前景，例如在 复杂地形中执行侦察、搜救和运输任务。
公共服务
双足步行机器人可以用于公共服务领域，如公园、景区和机场等 地的巡逻、安保和导览工作。
家庭与个人助理
随着技术的发展，双足步行机器人将来可能会进入家庭和个人助理 领域，为人们提供各种服务和支持。
双足步行机器人的运动学与动力学
运动学
双足步行机器人的运动学主要研究步行过程中的空间位置、速度、加速度等运动学特性。
动力学
双足步行机器人的动力学主要研究步行过程中的力量、速度、加速度等动力学特性，以及机器人与环 境之间的相互作用。
03
行走控制系统设计
控制系统框架设计
基于动力学模型的控制系统设计
01
动态行走实验
动态行走实验主要测试机器人在运动状态下的稳定性和平衡性 。
障碍物规避实验
障碍物规避实验主要测试机器人对障碍物的识别和规避能力。
结果比较与讨论
结果比较
将不同实验的结果进行比较，分析机器人 在不同环境下的表现。
VS
结果讨论
对实验结果进行深入的讨论，分析机器人 在行走控制方面存在的问题和挑战，提出 改进方案。
四足机器人步态规划与平衡控制研究的开题报告
四足机器人步态规划与平衡控制研究的开题报告一、研究背景机器人越来越多地被应用于工业、服务、医疗等领域，并成为未来发展的重要方向。
四足机器人是一种具有优良行走能力和强劲载重能力的多功能机器人，适用于恶劣环境、灾难搜救、军事侦察等领域。
而四足机器人的步态规划和平衡控制是保证其高效运行和稳定运行的关键技术之一。
二、研究目的本研究旨在探讨四足机器人步态规划与平衡控制技术，通过建立四足机器人的运动模型和控制模型，研究和分析其步态规划和平衡控制算法，在实现四足机器人高效、稳定地运行上提供理论和技术支持。
三、研究内容（一）四足机器人运动模型的建立本研究将建立四足机器人的运动模型，包括其步态参数、步态周期、步幅、摆动角度等，以达到对四足机器人运动控制的准确描述，从而实现步态规划和平衡控制。
（二）四足机器人步态规划算法的研究本研究将针对四足机器人，通过对其运动模型的建立，研究和实现其步态规划算法。
针对四足机器人的特有问题和挑战，如足底压力分布和地形适应性，分析四足机器人行走中的动态特性和稳定性，优化步态算法的选取和调整。
（三）四足机器人平衡控制算法的研究本研究将研究四足机器人平衡控制的关键技术，基于四足机器人的运动模型和步态规划算法，探究四足机器人在行走过程中的平衡控制策略和方法，包括足底力矩控制、惯性力矩控制、姿态反馈控制等。
（四）建立仿真模型和实验验证本研究将通过软件仿真和实际物理实验两种方法，建立四足机器人的仿真模型和物理实验平台，验证本研究所提出的四足机器人步态规划与平衡控制技术。
四、研究意义（一）推动四足机器人技术的发展本研究将以四足机器人为研究对象，探讨其步态规划和平衡控制技术，有利于推动四足机器人技术的发展和应用。
掌握四足机器人的步态规划和平衡控制技术，有助于构建更加智能、高效、稳定的四足机器人系统。
（二）提高机器人行走能力研究四足机器人步态规划和平衡控制的关键技术，能够提高机器人行走的能力和稳定性，增强机器人的适应性和灵活性。
3D双足机器人的动态步行及其控制方法
轨迹生成
基于步态规划结果，将步态序列转 化为关节角度、速度等控制信号， 生成机器人行走的轨迹。
轨迹跟踪与控制
通过反馈控制算法，实时调整机器 人各关节的运动轨迹，实现精确的 轨迹跟踪与控制。
03 3D双足机器人动态步行 的控制方法
基于模型的控制方法
建立动态模型Βιβλιοθήκη 利用机械动力学、运动学等理论，建立3D双足机器人的动态模型 ，包括身体各部分的运动方程、力和运动的关系等。
02
通过对机器人动力学和运动学 特性的深入研究，实现了对机 器人步行的精确控制。
03
引入了先进的控制算法和优化 策略，提高了机器人的稳定性 和适应性。
研究不足与展望
当前的研究仍存在一些不足之处，例如机器人在复杂地形和环境中的适应能力还有 待提高。
对机器人步行的动力学和运动学特性的理解还不够深入，需要进一步的研究和探索 。
控制器设计
基于动态模型，设计合适的控制器，通过调节机器人的姿态、步长 、步频等参数，实现稳定的动态步行。
参数调整
根据实际需要，对控制器参数进行调整，以达到最优的步行性能。
基于学习的控制方法
样本数据采集
通过实际实验或模拟，采集3D双足机器人在不同环境、任务下的 样本数据，包括姿态、速度、加速度等。
深度学习算法
步行周期与相位
步行周期
步行周期是指机器人完成一个完整步态循环所需的时间，通常由支撑相（单足支撑）和摆动相（双足支撑）组成 。
相位控制
相位控制是指控制机器人各关节在行走过程中的运动时序和幅度，实现稳定行走和姿态调整。
步态规划与轨迹生成
步态规划
根据机器人动力学模型和运动 学约束，设计稳定、高效的步 态序列，包括步长、步高、步
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华中科技大学硕士学位论文多足步行机器人步态规划及控制的研究姓名：苏军申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：陈学东20040430华中科技大学硕士学位论文摘要自主研制的“４＋２”多足步行机器人具有冗余驱动、运动拓扑的特点。
为实现其步行全方位机动性及作业多功能性，需要解决一系列的技术问题，而步态规划及控制是其中的关键之一。
为此，本文将围绕多足步行机器人步态生成算法、步态控制实现等问题展开研究。
首先，综合分析了现有多足机器人的步行机构；阐述了“４＋２”多足步行机器人的步行运动特点，分析了其运动学特征，推导了步行机器人各驱动关节转角的计算方法：接着，分析了多足步行机器人的占空系数，提出了“４＋２”多足步行机器人静态步行的稳定性判定方法，规划了机器人直线行走步态、定点转弯步态，以及跨越障碍物和回避障碍物的行走步态，并推导出了能适应不平地面的直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角的计算方法；然后，在理解该机器人分级控制策略的基础上，使用Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋设计了机器人人机交互控制界面，并初步实现了步态生成算法的模拟仿真程序开发，辅助机器人步态生成算法的设计；最后，为保证步行机器人步态控制数据的有效传递，约定了基于帧传输方式的通信命令帧格式；研究了Ｗｉｎｄｏｗｓ平台下应用Ｖｉｓｕａｌｃ＋十实现串１３通信的方法，并通过编写通信类实现了上位机的串１：３通信编程。
机器人实地步行实验证明，上述研究工作是有效、可靠的，达到了项目要求的各项技术指标。
关键词；多足步行机器人步态生成静态稳定性串口通信ｖｉｓｕａｌｃ＋＋华中科技大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ‘‘４＋２’’ｍｕｌｔｉｌｅｇｇｅｄｗａｌｋｉｎｇｒｏｂｏｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｔｏｕｒｌａｂｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｉｔｓｒｅｄｕｎｄａｎｔａｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｔｏｐｏｌｏｇｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｍｕｌｔｉ—ｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｏｍｎｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔ，ａｓｅｒｉｅｓｏｆｔｅｃｈｎｉｑｕｅｐｒｏｂｌｅｍｓｍｕｓｔｂｅｒｅｓｏｌｖｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｇａｉｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｒｃｃｒｕｃｉａｌｍａｄｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｇａｉｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｍｕｌｔｉｌｅｇｇｅｄｗａｌｋｉｎｇｒｏｂｏｔｓａｒｃｐｒｅｓｅｎｔｅｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｊｏｉｎｔｖａｒｉａｂｌｅｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅ“４＋２”ｍｕｌｔｉｌｅｇｇｅｄｗａｌｋｉｎｇｒｏｂｏｔ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｄｕｔｙｆａｃｔｏｒｏｆｔｈｅｈｅｘａｐｏｄｒｏｂｏｔａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｇａｉｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔ—ｇｏｉｎｇｗａｌｋｉｎｇ，ｔｈｅｓｔａｎｄ—ｓｔｉｌｌｔｕｒｎｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｗａｌｋｉｎｇｆｏｒｔｈｅｒｏｂｏｔ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｉｄｅａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｕｒｎｉｎｇａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｉｓａｌｓｏｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈＶｉｓｕａｌＣ＋＋ｏｎＷｉｎｄｏｗｓＯＳ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＰＣａｎｄＩＰＣ，ｔｈｅｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｓｂａｓｅｄｏｎｆｒａｍｅｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎＷｉｎｄｏｗｓＯＳａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅＶｉｓｕａｌＣ＋＋ｃｌａｓｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｖｅｒｉｆｙｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｒｅＩｉａｂｌｅＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＭｕｌｔｉｌｅｇｇｅｄｗａｌｋｉｎｇｒｏｂｏｔＧａｉｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｔａｔｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙＳｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＶｉｓｕａｌＣ＋＋独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名日期：２妒【夕０年厂月，，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阒。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密口，在——年解密后适用本授权书。
本论文属于，不保密既（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名指导教师签名：搿弓李日期：劣科年ｊ月ｒｆ日日期：。
砷≯ｍｙ月ｆ曰华中科技大学硕士学位论文１绪论步行机器人是模仿动物的运动形式、采用腿式结构来完成多种移动功能的一类特种机器人。
参照工业机器人的标准定义，可以把步行机器人理解为“一种由计算机控制的用足机构推进的地面移动装置”，以区别于行走式机械玩具及固定行走模式的机械装置。
通常足数多于或等于四的步行机器人称为多足步行机器人，该类机器人能够在不平的路面上稳定地行走，可以取代轮式车完成在一些复杂环境中的运输作业，因此多足步行机器人在军事运输、矿山开采、水下建筑、核工业、星球探测、农业及森林采伐、教育、艺术及娱乐等行业有着非常广阔的应用前景。
长期以来，多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域研究的热点之一。
为了探索多足步行机器人技术的研究前沿，给我国多足步行机器人工程实用化开发提供关键技术的支持，开展多足步行机器人相关理论和技术的研究具有十分重要的科学意义和应用价值。
１．１本课题的来源及研究目的课题的来源：国家“８６３”机器人技术项目：“４＋２”多足步行机器人模型系统的研究。
课题的研究目的：以自主研制开发的“４＋２”多足步行机器人模型机为机械平台，分析其运动学和动力学特征，研究六足步行机器人的各种行走步态的生成及控制，并讨论步态控制算法的仿真辅助设计及步态控制数据的通信。
１．２本课题的研究意义机器人技术是一门交叉学科，涉及力学、机械学、电子学、生物学、计算机、人工智能、系统工程等学科知识。
而移动机器人作为一类特种机器人，有自己的优点和特点。
通常移动机器人可分为轮式机器人、履带式机器人以及足式机器人。
对于轮式机器人，白车轮的问世以来，它在坚硬平地上运动是十分可靠的。
而对于不平度远小足步行机器人的步态规划生成及控制是与所应用的机器人步行机构特点及运动特征紧密相连的。
随着多足步行机器人技术，尤其是步行机构设计及控制方法的不断研究和创新，步态规划生成及控制技术也得到了较大的发展。
中国古代的“木牛流马”以及国外十九世纪由Ｒｙｇｇ设计的“机械马”，都是人们早期研究多足步行机器人的探索。
而Ｍｕｙｂｒｉｄｇｅ在１８９９年用连续摄影的方法研究动物的行走步态，则是人们研究机器人步态的开端。
二十世纪六十年代，机器人技术的研究进入了以机械和液压控制实现运动的发展阶段。
美国的Ｓｈｉｇｌｅｙ（１９６０）和Ｂａｌｄｗｉｎ（１９６６）都使用凸轮连杆机构设计了机动的步行车Ⅲ．但由于技术水平限制，所设计的步行机效率低而且对地面的适应性差。
比较典型的是美国的Ｍｏｓｈｅｒ于１９６８年没计的四足车“ＷａｌｋｉｎｇＴｒｕｃｋ”［２１，如图１．１，步行车的四条腿由液压伺服马达系统驱动，安装在步行卡车腿和脚上的位置传感器完成位置检测功能。
虽然整机操作比较费力，但实现了步行及爬越障碍的功能，被视为是现代步行机发展史上的一个里程碑。
但从步态规划及控制的角度来说，这种要人跟随操纵的步行机并没有体现步行图１・１早期的步行卡车机器人的实质性意义，只能算作是人操作的机械移动装置。
随着电子技术发展，计算机的出现使多足步行机器人技术进入了基于计算机控制的发展阶段。
在这一阶段比较有代表性的研究是美国的ＭｃＧｈｅｅ等闭以及前苏联的Ｋｕｇｕｓｈｅｖ等１４Ｊ设计的多足步行机器人，如图１．２和图１．３所示。
这类机器人成功的实现了对机器人多自由度腿脚运动的计算机控制。
在机器入步态研究方面，ＭｃＧｈｅｅ总结前人对动物步态研究成果，率先比较系统的给出了一系列描述和分析步态的严格数学定义，为以后的研究奠定了比较完整的数学基础。
虽然这些研究对步态设计打下了坚华中科技大学硕士学位论文＝＝＝＝＝＝＝＝＃＝＝＝＝＝＝；＝＝＝＃＝＝＝＝＝＝＝＝—＝实的基础，但由于计算机的数据处理能力还不是很强，对步态生成及控制的研究也只是处于摸索阶段，所以机器人步行的有效性和实用性都受到了限制。
图ｌ２ＭｅＧｈｅｅ设计的六足机器人图１．３前苏联设计的机器人”Ｍａｓｃｈａ＇’随着计算机技术的进一步发展，处理器的性能大大提高，计算机可以进行大计算量的复杂数据处理，使得机器人相关技术进入了全面发展的阶段。
１９８７年，Ｋ．Ｊ．Ｗａｌｄｒｏｎ等研制成功了ＡＳＶ六足步行机器人１５１：１９８９年，ｗ．Ｗｈｉｔｔａｋｅｒ等成功研制了用于外星探测的六足机器人ＡＭＢＬＥＲ【６】；１９９１年，Ｓ．ｔｌｉｒｏｓｅ等研制成功ＴＩＴＡＮ系列四足步行机器人【７１：图１．４为其中的１、ＩＴＡＮⅥ型；美国研制了多种不同用途的机器人。
１９９３年１月，八足步行机器人ＤＡＮＴＥ用于对南极的埃里伯斯火山的考察，而后，其改进型Ｉ）ＡＮｌｌ卜Ｉ【也在实际中得到使用ｆ８１。
在航空领域，美国ＮＡＳＡ研制了爬行机器人”ｓｐｉｄｅｒ—ｂｏｔ”一Ｊ：英国在１９９３研制了六足步行机器人“ＭＡＲＶ”如图１．５；印度也于２００２年研制了六足行走式机器人“舞王”Ｕｏ］，如图１．４Ｔ１ＴＡＮＶｌ型机器人图１，６。
该机器人身高约１．８米，重２５０多公斤，六条腿安装在六角形的底盘，形似蜘蛛。