基于体感的仿人机器人步态学习与控制

来源：计算机应用杂志2015年第3期北京时间：

作者：周浩, 浦剑涛, 梁岚珍, 方建军, 郭浩

单位：1. 新疆大学 电气工程学院, 乌鲁木齐 830047;2. 北京联合大学 自动化学院, 北京 100101

摘要：针对现有理想化步态动力学模型规划方法复杂、人为指定参数过多、计算量大的问题,提出一种基于体感数据学习人体步态的仿人机器人步态生成方法。首先,用体感设备收集人体骨骼信息,基于最小二乘拟合方法建立人体关节局部坐标系;其次,搭建人体与机器人映射的运动学模型,根据两者间主要关节映射关系,生成机器人关节转角轨迹,实现机器人对人类行走姿态的学习;然后,基于零力矩点(ZMP)稳定性原则,对机器人脚踝关节转角采用梯度下降算法进行优化控制;最后,在步态稳定性分析上,提出使用安全系数来评价机器人行走稳定程度的方法。实验结果表明,步行过程中安全系数保持在0~0.85,期望为0.4825,ZMP接近于稳定区域中心,机器人实现了仿人姿态的稳定行走,证明了该方法的有效性。

关键词：仿人机器人,步态规划,步态学习,零力矩点,体感

基金资助：北京市自然科学基金资助项目(4142018)