47、仿人机器人运动合成与稳定性研究

仿人机器人运动合成与稳定性研究

1. 仿人机器人运动合成方法

仿人机器人的运动合成有多种不同的方法，下面为你详细介绍：
- 多体系统与整体模型方法 ：有研究将仿人机器人描述为多体系统，也有在处理障碍物时考虑整体模型。对于机器人的典型步态，需要同时考虑多个因素，如腿端轨迹、足部放置策略以及保证姿势稳定的上半身运动计划。不过，目前还没有一种能同时处理所有这些方面的通用运动规划器。
- 任务空间区域（TSR）方法 ：Berenson等人提出了一种通用的运动规划策略，即使用任务空间区域（TSR）。这是一种基于概率和样本的方法，理论上可以避免繁重的计算负载。该方法主要有三个组成部分：约束流形、约束满足策略和名为约束双向快速探索随机树（CBiRRT）的规划算法。但该方法在处理负载提升任务的运动生成时存在一定局限性。
- 基于预览控制的方法 ：实时运动生成方法常利用倒立摆的状态方程进行预览控制，将人体简化为无质量杆上的单点质量。有研究提出使用3D线性倒立摆进行步态生成的简单概念，模型预览控制的主要目标是获得类似于人类质心的运动轨迹。还有以在桌子上移动的小车上的倒立摆为模型，通过预览控制方法获得质心运动，以保证紧密跟踪预定义的零力矩点（ZMP）轨迹。
- 倒立摆模型 ：
- 线性倒立摆（LIP）模型 ：Lanari等人研究了线性倒立摆（LIP）动力学，以识别稳定和不稳定的行走状态，并获得了避免不稳定状态的有界解。但LIP模型无法表示上半身的行为。
- 双倒立摆（DIP）模