人形机器人步态侦测及稳定控制系统之研究-知识分享平台.docVIP

人形機器人步態偵測及穩定控制系統之研究本文人形機器人步態偵測及穩定控制系統之研究步態分析足底壓力感測系統用以感測人形機器人的腳底壓力，提供為機器人姿態平衡控制之參數，身上之達成穩定步態控制。由於機器人的姿態變化速度極快，本系統利用壓電元件機器人腳底壓力計算出其並以VisualC#撰寫一人機介面顯示壓力分佈情形與ZMP點顯示進行壓力分佈分析實驗當機器人行走時腳底壓力分佈的情會立即顯示於電腦端，接著再將這些資料整理之後，經由多次的分析，並結合訊號回授至機器人身上的控制器，做即時的姿態控制。*研究生 **指導教授 The Approach to a Stable Control System Based on Steady Gait Detection for Biped Robots Sheng-Chien Chen* Ming-Yuan Shieh ** Department of Electrical Engineering, Southern Taiwan University of Technology, Tainan Hsien, Taiwan, R.O.C. ABSTRACT In this thesis, the stable control system based on steady gait detection for a biped robot is proposed. The proposed system consists of three parts such as the detection system of soles’ pressures, the gait analysis system based on soles’ pressures, and the gait control system. The detection system aims to measure the soles’ pressures by the proposed piezoelectric sensors under the soles of the robotic legs then to determine the zero moment points (ZMPs) for steady gait analysis. Since the gait of the biped robot varies fastly, in order to reach stable control, it is necessary to integrate the three axes accelerometer with the proposed pressures detection and analysis system. The detail signals will be displayed as ZMP trajectories and pressure distribution figures and then be transferred to useful servo signals for real-time gait controls of biped robots. From the experimental results, it is seen that the proposed system really provides an effective gait control scheme for biped robots. *Student **Advisor 目 次 摘要 i 英文摘要 ii 目次 iii 圖目錄 v 表目錄 vii 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究背景與動機 1 1.3 文獻回顧 3 1.4 論文架構 6 第二章 足底壓力訊號量測系統 8 2.1 足底壓力量測方法 8 2.2 足底壓力感測裝置 9 2.3 壓電式觸覺感測器 10 2.4 壓力分佈感測模組測試與原理說明 10 2.4.1 感測元件實作測試與結果 12 2.5 壓力感測系統架構 13 第三章 機器人之步態分析.1 足底壓力分析 18 3.2 足底壓力圖型顯示 20 3.3 人類步態分析 22 3.4 人形機器人步態分析 22 3.4.1 靜態步行分析 23 3.4.2 動態步行分析 24 3.4.3 零力矩點 25 第四章 軀幹補償控制 27 4.1 兩足機器人控制系統架構 27 4.2 運動控制子系統 28 4.2.1 模糊權重 29 4.3 適應性類神經模糊推論系統 31 第五章 實作驗證及討論 34 5.1 壓力分佈與ZMP點顯