基于能效优化的仿人机器人跑步步态优化与控制

作     者：杨亮 傅瑜 付根平 邓春健 YANG Liang;FU Yu;FU Gen-ping;DENG Chun-jian

作者机构：电子科技大学中山学院计算机学院中山528402 广东工业大学自动化学院广州510006 仲恺农业工程学院自动化学院广州510225 

基　　金：国家自然科学基金(61302115 61300095) 广东高校优秀青年创新人才培养计划项目(2013LYM0104 2013LYM0103) 广东省自然科学基金项目(S2013010015764 S2012040011123 S2013010012307) 广东省高等学校优秀青年教师培养计划项目(Yq2013204 Yq2013206 YQ2015242) 中山市科技计划项目(2015B2308) 广东大学生科技创新培育专项(pdhj2016b0912)资助 

出 版 物：《计算机科学》 (Computer Science)

年 卷 期：2016年第43卷第6期

页      码：270-275页

摘      要：针对高能耗导致的仿人机器人难以大规模实用化的问题,提出了一种新的仿人机器人参数化跑步步态优化方法。分析了不同跑步步态参数对仿人机器人水平、垂直方向的稳定性及能耗的影响,将机器人步态优化问题转化为对步态参数的多目标寻优问题,根据连杆模型得到机器人跑步过程中水平、垂直方向的稳定裕度及能耗表达式,并构造目标函数,采用基于对位学习的遗传算法对机器人参数化跑步步态进行多目标寻优,在保证机器人俯仰、翻滚和偏摆各方向力矩平衡的前提下降低整体能量消耗;针对传统遗传算法早熟及收敛速度慢的问题,提出基于领域知识的精细化初始成员策略,采取生成种群成员对位点的方式更新种群,以加快收敛速度;为提高轨迹跟踪性能,设计了自适应控制器,并给出了稳定性证明。仿真实验表明:该方法能有效降低能耗并保证其稳定性。

主 题 词：仿人机器人 步态规划 对位学习 遗传算法 多目标优化 

学科分类：081104[081104] 08[工学] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.11896/j.issn.1002-137X.2016.6.053

馆 藏 号：203186165...