仿人機(jī)器人爬樓步態(tài)規(guī)劃與控制研究仿人機(jī)器人因其類人的特性而具有較廣的應(yīng)用和較強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值,能夠在不同環(huán)境下穩(wěn)定行走是其必須具備的基本性能?，F(xiàn)階段,仿人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃方法大多集中在平整地面環(huán)境上,直接采用基于模型的方法來獲取離線步態(tài)。在離線狀態(tài)下設(shè)計(jì)出的行走步態(tài)能夠滿足平地?zé)o障礙穩(wěn)定行走,但當(dāng)機(jī)器人在不平坦地面,例如爬斜坡、上下階梯時(shí),該方法不能達(dá)到良好的穩(wěn)定控制效果,很容易導(dǎo)致機(jī)器人因姿態(tài)不穩(wěn)而摔倒。針對(duì)仿人機(jī)器人在爬樓環(huán)境中的步態(tài)規(guī)劃及優(yōu)化方法,主要包括生成離線步態(tài)、用DQN算法在線優(yōu)化步態(tài)兩部分,所做工作具體如下:首先,分析仿人機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及現(xiàn)有的爬樓步態(tài)規(guī)劃方法,并介紹本文研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排。其次,建立了基于D-H矩陣法則的機(jī)器人腿部坐標(biāo)系,推導(dǎo)出其正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解,并對(duì)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩種求解方法進(jìn)行比較和分析。再次,將機(jī)器人腿部模型簡(jiǎn)化為七連桿模型,結(jié)合移動(dòng)倒立擺模型與變長(zhǎng)倒立擺模型,建立基于ZMP的移動(dòng)變長(zhǎng)倒立擺模型,通過對(duì)質(zhì)心、前向、側(cè)向分別進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃,得出各關(guān)節(jié)離線步態(tài)參數(shù)。進(jìn)而,將基于模型與智能算法的步態(tài)規(guī)劃方法相結(jié)合,提出用DQN算法設(shè)計(jì)步態(tài)穩(wěn)定控制器,對(duì)基于模型生成的離線步態(tài)進(jìn)行在線優(yōu)化。經(jīng)過多次反復(fù)訓(xùn)練,得到最優(yōu)步態(tài)數(shù)據(jù)。同時(shí),以穩(wěn)定性與能量效率作為優(yōu)化目標(biāo),得出優(yōu)化前后的對(duì)比分析。最后,使用動(dòng)力學(xué)仿真軟件Pro/E、ADAMS和MATLAB/Simulink仿真軟件聯(lián)合搭建仿人機(jī)器人下肢的虛擬仿真系統(tǒng),對(duì)所提算法進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí),將最后優(yōu)化后所得步態(tài)結(jié)果在物理樣機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表