类人足球机器人动作规划与自适应轨迹跟踪算法研究
类人机器人为机器人研究的最高境界，它是智能机器人理论和技术的集中体现，能够带动许多相关学科和技术的交叉发展和进步。
自上个世纪90年代国际上开始开展机器人足球比赛，经历了将近十年的时间，终于在足球机器人赛场上出现了类人型机器人。关于类人足球机器人的研究工作更是刚刚开始。因此类人足球机器人的研究具有非常重要的意义。
本文以小型类人足球机器人为主要的研究对象，对机器人动作进行仿真规划。并针对赛场环境中易受到不可预见外力作用的特点，设计了自适应控制器，对机器人关节的轨迹跟踪算法进行了研究。
首先建模。本文以ROBONOVA－I型机器人为原型，利用三维设计软件Solidworks绘制了机器人及比赛场地和球体。以实物尺寸为依据，得到的仿真模型与现实的在外形上相似度高。
然后进行单关节动作规划，利用ADAMS良好的虚拟样机技术，设计仿真动作，修正机器人、球体、地面三者之间的接触参数，保证仿真规划得到的数据应用于实物机器人上能够获得高度相似的效果。而且可以将单个关节动作规划得到的数据分别存储，用于组成后续过程中的复杂动作。
在此基础上进行相对复杂动作的规划。利用Simulink完善的控制技术，通过ADAMS和Simulink联合仿真的方法进行机器人动作规划。
为了保证稳定性，引入ZMP理论，提出了仿真ZMP理想轨迹及仿真ZMP实际轨迹的概念，将机器人的稳定性高低量化。将仿真ZMP实际轨迹作为反馈量引入到控制系统中，通过修正髋关节旋转角度以提高机器人的稳定性，最终使机器人在可以顺利完成预定动作的前提下，稳定性得到提高。
针对比赛环境存在不确定外力作用导致机器人各关节运动轨迹与理想轨迹的误差问题，设计自适应控制器，这种方法不需要知道机器人模型的结构和参数，克服了基于模型控制方法的弱点，而且无须计算回归矩阵，控制器结构简单，具有良好的控制性能，能使跟踪误差快速趋近于零，使整个控制系统获得满意的性能。
类人机器人;足球机器人;动作规划;自适应轨迹跟踪算法
中国海洋大学
硕士
控制理论与控制工程
宋大雷
2009
中文
TP242
55
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）