基于虚拟黏弹性肌肉模型的仿人机器人不平整地面稳定行走

作     者：张永进 谢慧松 李庆庆 余张国 ZHANG Yongjin;XIE Huisong;LI Qingqing;YU Zhangguo

作者机构：北京体育大学中国田径运动学院北京100084 北京理工大学机电学院北京100081 

基　　金：国家自然科学基金(61533004) 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2019年第41卷第3期

页      码：289-297页

摘      要：复杂未知环境下,仿人机器人在行走过程中难以获取精确的地面信息,导致规划的落脚点与实际落脚位置之间存在误差,这会对机器人的平衡造成严重的干扰.针对该问题,提出了模拟人体肌肉黏弹性的虚拟肌肉模型,并基于该模型设计了仿人机器人在不平整地面上的稳定行走控制方法.首先,从仿生角度出发,扩展传统肌肉模型,构建了具有伸缩功能的虚拟肌肉模型,并对其黏弹性进行了分析.然后,基于该模型,采用LQR(线性二次型调节器)方法设计了虚拟肌肉伸缩长度与伸缩力的控制方法.最后,基于足部力传感器信息反馈,将该模型应用于仿人机器人行走过程中抬脚高度的调节,使仿人机器人能够适应未知复杂环境中地面高度的突变,或在机器人传感器系统获取的地面信息与实际情况相差很大的情况下实现稳定行走.结果表明,该算法可以使仿人机器人在高度差为6 cm以内的不平整地面上实现1.8 km/h的稳定行走.基于BHR-6P平台的行走仿真验证了该算法的有效性.

主 题 词：虚拟肌肉 黏弹性 仿人机器人 行走 不平整地面 

学科分类：0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13973/j.cnki.robot.180333

馆 藏 号：203673219...