雙足機器人之步態規劃與控制

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Gait planning and Control of a Biped Robot

(108級 吳易宸)

摘要

本論文旨在使用本實驗室先前所設計之雙足機器人的控制系統架構,加入前人所設計之力量感測器與姿態感測器,並實際運用於回授控制,實現雙足機器人步態穩定之閉迴路控制。首先在步態規劃方面,利用行走姿態產生器作為質心移動路徑之根據,取代前人質心移動軌跡之方式,結合擺線輪廓曲線法產生腳底板之跨步軌跡,並以Gazebo模擬器模擬兩者之可行性。在實作方面,建立完整之通訊橋梁,透過運用CAN匯流排傳送工業電腦PC104+所計算之各關節馬達控制命令至各馬達驅動控制器。感測器方面,以姿態感測器量測行進間之姿態變化,並回傳至工業電腦,以此作為閉迴路控制之依據;利用力量感測器解算雙足機器人之零矩合點,以作為判斷機器人穩定性之重要根據。最後運用輔助ZMP控制方法,測試雙足機器人下地行走之可行性及穩定性,並比較開迴路系統與閉迴路系統之行為。顯示出運用輔助ZMP之閉迴路控制系統對於雙足機器人步態之穩定性能夠有所提升。
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