基于学习人类控制策略的仿人机器人控制研究

【摘要】仿人机器人以其拟人的单、双足交替支撑的运动方式，跟其它类型的机器人相比，具有非常好的灵活性和适应性，在日常服务、危险环境作业等方面有其独特的优势。由于复杂的行走机构及行走环境，其稳定动态行走控制提出了更高的要求。为提高仿人机器人的动态行走稳定性，本文主要研究内容如下：(1)建立了仿人机器人的数学模型。分析了机器人在空间的位置表示及坐标变换。这些模型的构建为研究机器人步态规划和控制提供了一个平台。(2)研究了一种基于迭代的质心逆运算的方法，用LM算法来完成复杂关节的逆解问题，在给定踝关节的情况下，用假定质心固定身体上的简化模型来使得真实质心逼近目标点，然后通过重复逼近缩小误差。通过仿人机器人NAO，模拟验证了该算法具有较高的准确性和计算效率。(3)研究了基于三次样条差值的步态规划算法，首先分析了双足行走的时序关系，然后确定双足支撑相和单足支撑相中关键时刻的位姿信息，最后规划髋关节和裸关节轨迹，并在matlab上仿真及计算ZMP验证了所规划步态的稳定性。(4)研究了一种基于学习人类控制策略的仿人机器人步态控制算法，利用三维线性倒立摆模型构造双足行走系统的状态方程，建立学习人类控制策略的参数化模型，设计了基于SVM的学习型控制器，构建了以内环PID控制和外环质心在线修正的闭环步态控制机制。最后通过仿人机器人NAO的行走实验对本文提出的步态控制算法进行了验证，实验表明了该算法增强了双足行走系统的鲁棒性，提高了仿人机器人在复杂环境下行走的动态稳定性。HCS在处理动态稳定静态不稳定的双足动态行走系统中表现了很好的优势。
【作者】何志；
【导师】谭建豪；
【作者基本信息】湖南大学，控制科学与工程，2013，硕士
【关键词】仿人机器人；步态控制；人类控制策略；支持向量机；

【参考文献】
[1]赵贵宾.预防公安机关权力腐败问题研究[D].河北大学,行政管理,2014,硕士.
[2]陈志.LonWorks智能家居网络节点及系统控制平台的研究[D].广东工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[3]汪振城.电影空间中影像身体的美学建构及意义生成[D].南京艺术学院,电影学,2014,博士.
[4]孙旭.新时期以来中国科幻小说的主题意蕴和叙事形式反思[D].南京师范大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[5]吴晔.深部地质钻探钻柱失稳行为研究[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2014,硕士.
[6]沈金良.连续梁计算机辅助设计系统总体设计及其关键技术[D].西南交通大学,电子与工程信息,2003,硕士.
[7]易翠林,王贺,张福锁,李春俭.黄瓜、番茄和大豆对缺铁胁迫适应性反应的差异[J].植物生态学报,1998,06:80-86.
[8]韩小建.缝隙连接在内皮素和苯肾上腺素缩血管中的作用[D].江西医学院,药理学,2003,硕士.
[9]高勇.弱法律风险下财务舞弊识别与防范[D].内蒙古大学,会计,2014,硕士.
[10]白俞.UV法及HPLC法测定重庆地区金银花中绿原酸和木犀草苷含量比较研究[D].西南大学,自然地理学,2013,硕士.
[11]张英.水下仿生拱泥机器人及其关键技术研究[D].武汉理工大学,2005.
[12]廖丹.高校多媒体教学系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[13]罗君华.化学修饰电极对镉、苏丹红及没食子酸的检测和研究[D].西南大学,分析化学,2013,硕士.
[14]孙宏斌,胡江溢,刘映尚,张伯明,吴文传.调度控制中心功能的发展——电网实时安全预警系统[J].电力系统自动化,2004,15:1-6+14.
[15]顾漫漫.京津“泥人张”不正当竞争案分析[D].兰州大学,经济法（专业学位）,2013,硕士.
[16]石聪.磁材表面缺陷视觉检测方法[D].哈尔滨工业大学,控制科学与控制工程,2013,硕士.
[17]袁志云,孔令洪,王成林.频谱分解技术在储层预测中的应用[J].石油地球物理勘探,2006,S1:11-15+142-143.
[18]谢立宏博士.企业的“黄金眼”数据挖掘决策支持[N].中国计算机报,2002-12-02B13.
[19]张丽宏.玉米不同类型品种合理群体结构及丰产特性的研究[D].宁夏大学,作物栽培学与耕作学,2014,硕士.
[20]查冬.高K栅介质Ge MOS电容特性与制备研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[21]金呈鑫.会计要素概念相关研究[D].辽宁大学,会计学,2012,硕士.
[22]刘文岭.大面积采空区自燃火灾灭火新技术的研究与应用[D].太原理工大学,采矿工程,2004,硕士.
[23]张烨.传统民居建筑研究与发展应用[D].山东大学,建筑历史与理论,2013,硕士.
[24]程杰.试论综合材料应用于水彩画的现实意义[D].西安美术学院,美术学,2014,硕士.
[25]彭晓娟.聚合物与油层匹配性及注入方式研究[D].吉林大学,地质工程,2013,硕士.
[26]姜妍.主体间的视阈融合[D].首都师范大学,学科教学,2013,硕士.
[27]李文斌.淀粉基硬炭微球的制备及电化学性能研究[D].天津大学,2012.
[28]杨娟.延胡索乙素抗血栓作用及机制研究[D].郑州大学,药理学,2013,硕士.
[29]陈怡君.贵州苗族蜡画纹饰在现代产品设计中的运用[D].重庆大学,设计学,2014,硕士.
[30]姜杨阳.基于传感器网络的分布式信源编码研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[31]缪强.无线传感器网络研究与实现[D].浙江大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[32]王明慧.无人值守监控系统[D].杭州电子科技大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[33]曾崇贵.晚清湖北武备学堂研究[D].华中师范大学,中国近现代史,2014,硕士.
[34]于跃,牟中海,薛建勤,徐乐,莫冯阳.红柳泉油田E_3~1薄层地震反射特征正演分析[J].石油地球物理勘探,2013,01:89-93+3.
[35]曲家文.依托信息技术创新邮政业务[J].黑龙江通信技术,2003,04:16-17+28.
[36]于瀚.浅海声场时空相关性及其衰减对声纳性能的影响[J].舰船科学技术.1991(06)
[37]于昆.招平断裂带金矿床岩石地球化学特征及其地质意义[D].合肥工业大学,地质工程（专业学位）,2014,硕士.
[38]徐春英.应用气孔特异性启动子-KST1改良植物抗旱性的初步探讨[D].中国农业大学,植物学,2004,硕士.
[39]田禹.关于比较分类的再研究[J].学习月刊,2014,22:21-22.
[40]张洋.大型风电偏航与变桨轴承套圈用钢的研究[D].燕山大学,材料学,2014,硕士.
[41]郭志涛,郭忠,王振.基于Android平台的智能医疗系统的设计与实现[J].郑州大学学报(工学版),2014,06:60-63.
[42]冯铖铖.中泰高中生限时英语写作词汇错误研究[D].曲阜师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[43]陈蕊.ZrO_2/Ni梯度复合材料的制备及其抗热震性能研究[D].哈尔滨理工大学,材料学,2012,硕士.
[44]王煜,徐建民.基于RBF神经网络和决策树的文本分类方法[J].计算机工程与应用,2005,14:175-178.
[45]王禄仁.碳纤维板加固落地式钢筒仓强度与稳定性分析[D].山东大学,结构工程,2013,硕士.
[46]张中研.实物期权理论在船舶投资决策中的应用研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2014,硕士.
[47]王希颖.真人秀节目收视体验、体验价值与行为意向的关系研究[D].厦门大学,传播学,2014,硕士.
[48]程超民.社会变迁视域下我国农村民俗体育的发展研究[D].南京师范大学,体育人文社会学,2012,硕士.
[49]佟岩.我国电子政务绩效评估问题研究[D].吉林大学,行政管理,2004,硕士.
[50]魏素敏.对话与公民品格之生成[D].首都师范大学,思想政治教育,2013,硕士.