1、序语言绪论课题的研究背景和意义随着机器人技术的发展和控制理论的逐步成熟，对双足机器人的稳定性问题双足机器人步行移动及各种仿人动作的研究正受到国际学者们越来越多的普遍关注。基于控制理论动力学原理及仿生学原理，人们通过对动物和人类的运动行为控制技巧的研究，提出和发展了系列复杂运动控制模态及相关算法。近年来，研究集中在机器人的平衡控制各种动作，例如直立平衡步行移动和跳跃等。我们知道，人在保持直立平衡或者是在行走时都需要依靠各个关节来维持身体的姿态及其运动。般而言，当人们处于站立状态时，全脚掌着地，向前后移动时分别用脚尖与脚跟先着地。同样对机器人，根据机器人脚与地面的接触方式与用力的不同，可分为脚掌触地相脚跟触地相脚尖触地相。当系统处于脚掌全触地相时，符合姿态稳定判据要求当处于脚跟触地相和脚尖触。

2、出名为的仿人机器人，它利用轮子滚动方式行走，该机器人被很多科学家称作是研究智能算法的优越平台。美国俄核俄大学郑元芳博士利用神经网络算法实现了双足机器人的步态规划，并研制出双足机器人，其中含有个自由度，含有个自由度。年机器人实现了前后左右方向的行走，并在年通过修正，实现了斜面上的行走。在机器人基础上，增加了膝关节，并引入神经网络算法到机器人的行走过程中，实现了周期性的稳定步态。另外，和等人在研究双足机器人的过程中提出了虚拟模型控制策略，对双足机器人的研究制造做了大量有益的工作。韩国研究概况于二零零二年月，韩国先进科学研究所教授正式开始对智能机器人的研发，经过两年，研制出能行走的智能机器人。身高，体重，共含有个自由度。在年得月，又研制出的机身，经过进步修正，于年月实现了撤线行走功能，其中共有。

3、凑，利用计算值为最优反馈增益,部分把上面算出的用于计算输出，作为系统模型的输入杆有个输入,部分是模型部分，含拉氏变换及其矩阵表示，最后输出六个量，包含三个角度与三个角速度目录摘要ⅠⅡ绪论课题的研究背景和意义双足机器人的国内外研究状况国外研究状况国内研究状况欠驱动双足机器人欠驱动双足机器人控制存在的问题本文的研究工作论文的构成双足机器人直立平衡控制的模型研究双足机器人的欠驱动姿态模型简化的提出双足机器人欠驱动姿态分析物理模型数学模型仿真模型小结双足机器人系统的能控能观性分析平衡稳定控制目标分析能控制性与能观测性分析小结平衡控制策略控制器简介线性二次型调节器基本原理平衡控制的仿真实现小结仿真实验控制器仿真模型仿真的结果曲线小结结论与展望致谢参考文献附录附录Ⅰ数学模型推导附录Ⅱ仿真模型附录Ⅲ程。

4、系列的研制于九九八年，日本产业技术综合研究所开始对仿人机器人进行研究，并以本田公司为原型，经过五年时间，研制出是的简称。身高，体重，含有个自由度，能达到千米小时的行走速度。有特点的是，在腰部增加了两个自由度，是其在绊倒时可以像人样爬起，与本田公司研制的相比，身体上部更具有灵活性。同时能实现在不平地面上行走及在空中翻倒与恢复技术。年，日本产业综合研究所及川田工业联合研制出了防人机器人。该机器人具有防水防尘功能，在的雨中也能工作，并且在易滑路面也能以大约的速度行走。目前，项目更致力于应用技术上研究，已经实现与人配合抬桌椅开铲车等功能。美国研究概况早在年，美国阿贡实验室研制了工业机器手，主要用于些比较危险的境况，代替人类对危险性材料进行操作，减少工作人员的伤害。后来于九九八年，麻省理工学院研制。

5、博士黄强教授的带领下，于年成功研制出仿人机器人如图所示。该机器人身高米，重千克，共具有个自由度，步幅可达米，步速达每小时千米。该机器人具有多项功能，除了能前后左右行走，完成转弯上下阶梯外，还具有视觉力觉语音觉平衡觉等功能，利用这些功能可以实现在未知地面的情况下的平衡调，便于在下输入附录Ⅱ仿真模型附录Ⅱ仿真模型附录Ⅲ程序语言部分根据模型把试。

6、地相出现了欠驱动翻转情形时，位于支撑域凸多边形的边界上，姿态稳定判据便不再适用。脚跟触地相姿态稳定类似于脚尖触地相，本文对脚尖触地相欠驱动姿态进行研究。双足机器人的研究主要分为全脚掌着地与个点着地的情形。其中全脚掌着地时用控制，个点着地时相当于人站立时脚尖着地或者脚跟着地的情形，这时踝关节便没有提供驱动力，相当于前驱动驱动量个数少于自由度个数。与其它移动机器人轮式履带式爬行式等相比，双足机器人具有高度的适应性与灵活性。由于双足机器人与地面接触点是离散的，因此可以选择合适的落脚点来适应崎岖的路面，它既可以在平地行走，也可以在复杂的非结构化环境中行走，比如通过狭窄空间跨越复杂障碍在台阶斜坡和其他不平整地面上行动自如等。更重要的是，人们模仿自身行走方式设计的双足机器人，最适合在人类生活和工作的。

7、个自由度，身高，体重。年，科学技术院又成功研制了双足仿人机器人如图所示，该机器人身高，体重，个关节能够轻柔转动，其中个手指能够单独地活动，可以与人握手，跳些简单的舞蹈。图和仿人机器人除了上述国家及单位外，还有许多机构也对双足机器人进行了深入的探索研究，如德国的慕尼黑技术大学研制的双足机器人，法国的机器人项目，英国对双足机器人的项目等，他们都对仿人双足机器人的算法及实现作了研究，并取得重大的成果。国内研究状况我国从上个世纪八十年代初许多高校开始对双足机器人进行研究，而后并将双足机器人的研究列入计划及国家自然科学基金的重要项目，并给予很大支持。早在年，哈尔滨工业大学开始对防人双足机器人进行研究，在傅佩堔教授的带领下成功研制了双足静态步行机器人，身高米，体重千克，共有个自由度，能够是平地的前后。

8、面去考察研究。日本的研究概况日本本田公司在九八六年日本本田公司科研人员开始对仿人机器人进行研究开发,本田公司对人们在生活中的动作特性，对机器人朝着机动性智能性这个方向进行探索研究，他们的理念是机器人可以与人类互不侵犯的相处，让机器人替代人做事情并完类不能完成的事情，这样可以从新的领域为人类创造出更多的新财富。并于年至年间先后研制出系列的实验型机器人并都以双足进行移动，他们的目的在于对双足机器人的理论方面进行更深入的探索及实现，并运用了地面反力控制控制摆动腿落地位置控制来完成双足机器人的行走。从年开始，本田公司又着手对系列仿人机器人进行研究，与年成功研制出第二代仿人机器人样机如图所示，身高，体宽，体重，共有个自由度，同时的推出成为世界上第台无缆的防人机器人，它能完成以定的速度行走及上下楼梯。

9、左右行走及上下阶梯运动，不幅达米，步速约秒步。在的基础上，后来又成功地研制了，它们在步长和步速上都有了较大的改善。于年，哈工大成功研制了可以踢足球的小型机器人在年，研制了中国第台具有面部表情的防人机器人。国防科技大学于九九八年成功地研制了双足机器人，它具有个自由度，能前后行走上下阶梯，最大步幅可达，步速可达秒步。第二年，又研制出，高米，重千克，共有个自由度，在的功能基础上实现向左右方向的移动。年，在基础上增加了两个垂直关节得到，进步实现转弯功能。经过深入的研究，于年底成功研制出国内首台仿人双足机器人，取名为先行者如图所示。步行者高厘米，体重千克，可以在具有定偏差及不确定的环境中行走。年又推出第四代仿人机器人，该机器人具有新型的运动特性并实现了无缆行走。图足球机器人先行者北京理工大学在归国。

10、学家和研究者在双足机器人的稳定性能步行移动控制样机研制等方面进行了许多有意义的探索。本节将从双足机器人的研究状况和欠驱动行走双足机器人两个方面，来回顾双足机器人的发展历程。国外研究状况就机器人的研究历程来看，美国是最早研究的国家，但后来日本将半导体与机械技术结合，从而在机器人这领域超过了美国，位居世界主流。目前，由日本研究治造的机器人大约占世界的。双足机器人的研制开始于这个世纪的六十年代，虽然只有四五十年的历史，然而双足机器人的研究工作进展十分迅速。国内外很多专家人士从事双足机器人的研究，如今已成为机器人技术研究领域的主要方向之。国际上许多国家都投入很大精力对双足机器人进行研究，但各个国家都有着自己侧重的研究方向日本偏向于模拟人的动作与生活特性欧洲偏向于从疗服务方面着手美国则主要从军事方。

11、等动作。第二年，本田公司又在的基础上推出了如图所示，它在外形上与相似，能在斜面上行走和单腿站立。于二零零年，日本本田公司又推出了型防人机器人如图所示，高，体重，共有个自由度。是的简称，能与互联网进行无线链接，具有语音识别和听说的功能。由于运用了新型开发的双足步行技术，可以更加自由顺畅的行走，其速度甚至可达。此外，由于年推出新代的防人机器人，高，体重，共有个自由度。与起初相比，新型可以与人起受牵手走路，实现手推车与搬运东西的功能，强化了机器人的运动能力。图仿人机器人日本索尼公司索尼公司于年月公布了娱乐型防人双足机器人，它是的简写。其规格为身高，体宽，重，属于小型化的机器人，共含有个自由度。能够实现以下几种动作功能第，可以达到的速度行驶，并能朝前后左右四个方向移动第二，可以实现左右九十度的异。

12、环境中与人类协同工作，绝不需要专门为其对环境进行大规模的改造。因此，人们对双足机器人寄予了很大的期望照顾老弱病人的护理人与人类开展足球比赛的运动员，以及在核电站深海等危险环境中作业，甚至是与人类起探索外星的伙伴。最后，也可以通过对双足机器人的研究平台来检验控制理论及控制仿发的有效性实用性完整性延伸性，即对控制理论有着检验和向前走得更远的指示作用。由于对双足机器人的研究具有十分重大的理论意义和实际价值，世界各国都给予高度重视，先后推出了各自的研究计划。其中，日本在该领域的研究投入力度最大，美法德韩等国也相继启动了各自的研究计划。在国家高技术研究发展计划计划和国家自然科学基金的支持下，我国众多高校和研究机构也将双足机器人的研究和开发列入研究重点。双足机器人的国内外研究状况近年来，世界各国的科。

参考资料：

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