国防科大硕士论文：仿人机器人运动学与动力学关键问题研究

本篇硕士学位论文由国防科学技术大学的王建文撰写，专注于"仿人机器人运动学和动力学分析"，在模式识别与智能系统专业领域进行研究。论文的核心内容围绕仿人机器人在实际应用中的关键技术问题展开，主要包括以下几个方面： 1. 简化运动模型与稳定性分析： 研究者首先建立了一个十二杆简化运动模型，这是对仿人机器人复杂结构的一种简化处理。通过运用动力学分析，论文探讨了仿人机器人稳定运动的必要和充分条件，并利用ZMP（Zero Moment Point，零力矩点）理论，推导出ZMP点的位置坐标计算公式。同时，通过对空间几何关系的利用，作者提出了下肢关节转角的计算方法，对比了这种方法与使用欧拉角表示的坐标关系计算方法的优劣。 2. 正逆运动学结合的步态规划： 为了实现仿人机器人的稳定行走，论文引入了正运动学与逆运动学相结合的方法，通过稳定域和稳定裕度的概念，构建了下肢和上肢关节的运动轨迹曲线。这种方法允许精确控制关节角度，从而规划出符合稳定性的步态。 3. 步态优化与能量效率： 论文还关注了行走步态的优化，以电机在单脚支撑期间消耗的能量最小为目标，寻找局部最优步态策略。这表明作者不仅关注机器人的运动性能，也考虑了能源效率问题。 4. 路径规划与动作可交换定理： 在没有考虑视觉信息的情况下，作者提出了最大覆盖面与动作可交换定理，利用动作分解和A*算法，成功地实现了仿人机器人的路径规划。这种路径规划方法在一定程度上保证了机器人在有限的信息条件下能够自主决策和行动。 这篇论文深入探讨了仿人机器人运动学和动力学的关键问题，为提高仿人机器人的行走性能提供了实用的理论支持和技术路线，对于机器人领域的运动控制和路径规划具有重要的参考价值。