| 题名 | 拟人形机器人建模、控制与协调研究 |
| 作者 | 刘英卓 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2003-10-12 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 导师 | 王越超 ; 席宁 |
| 关键词 | 拟人机器人 建模 交互作用力 神经网络 |
| 其他题名 | Study on Modeling, Control and Coordination of Humanoid Robots |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 中文摘要 | 机器智能化是当代科学的主题之一，目前拟人形机器人被认为是工业和科研上研究智能的最佳载体，是传统的工业机器人走向人类社会和个人应用的标志，正在机器人领域掀起激动人心的热潮。本论文对中科院沈阳自动化所机器人学重点实验室承担的国家863计划“十五”项目——“宜人化双臂操作型服务机器人”的动力学建模、合理的控制器设计以及运动协调问题进行了比较系统深入的研究。 在广泛研究建立机器人动力学方程各种方法的基础上，结合当前已有的各种机器人模型，从智能控制的角度出发，本文研究了拟人机器人建模问题。由于拟人机器人机构复杂、具有多体结构和超多的自由度，使其运动学和动力学问题都成为挑战性的问题。 整体建模不能满足实时控制的要求，因而对拟人形机器人系统不再适用。针对这种情况，本文基于分体建模的思想来为拟人机器人建立动力学模型。分体建模使得各部分之间的交互作用力成为研究的中心，交互作用力的定义、计算和实现是解决问题的关键。通过深入研究拟人机器人各部分间的运动特性，本文将拟人机器人划分为三个子系统，较为合理地分配了整个系统的复杂度；采用径向基函数神经网络（RBFNN）建模交互作用力，以利于实时实现。概括地说，本文结合了机理建模方法的相对精确性和神经网络连接主义的优越性为拟人机器人建立动力学模型，并详细讨论了建模过程和其中的各种重要问题，如交互作用力的问题，对不同部分的交互作用力给出了仿真结果。 基于所建立的模型，本文研究了拟人机器人在关节空间内的控制问题。由于设计可靠、实用、高效的非线性控制器一直都是控制工程师的追求，而面对复杂的拟人机器人，控制器的设计更具有特殊的意义。因此，本文提出了一种基于NN的自适应鲁棒控制器，证明了其渐进稳定性，并通过了仿真验证。作为对这种控制方法的完善化、实用化，又提出一种改进的基于NN的自适应 位置跟踪控制器。鲁棒非线性 控制方法自然的与模型的直接自适应神经网络技术集成为一体。同样，证明了其鲁棒稳定性，进行了仿真研究。 由于通常给出的任务都是在任务空间描述的，因此，为拟人形机器人设计任务空间的控制器更为重要。本文采用类Lyapunov方法为拟该人形机器人设计了任务空间控制器，并进行了仿真。所提出的控制器具有类Lyapunov方法自身的优点：不需要雅可比求逆、有限确定时间内达到稳定，还对一定类型的外部干扰具有鲁棒性功能。通过研究，同样可以扩充到 意义之下。 最后，在分析宜人化双臂操作型服务机器人运动特征的基础上，本文提出一种结合模糊控制逻辑和基于事件行为方法的在线协调策略。 |
| 索取号 | TP242/L76/2003 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-08-29 |
| 分类号 | TP242 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.ac.cn/handle/173321/9528]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_机器人学研究室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘英卓. 拟人形机器人建模、控制与协调研究[D]. 中国科学院沈阳自动化研究所. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2003. |
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