液压双足仿人机器人快速运动稳定控制方法研究

本项目围绕双足液压仿人机器人的快速运动控制问题，研究液压双足机器人快速运动时动态稳定控制、稳定性判据、失稳、外力冲击应急反应等问题，突破具有重要理论与实际意义的液压双足机器人快速运动控制这一核心理论控制方法，完成基于液压的多足机器人快速奔跑、复杂环境行走、快速反应能力等控制任务，实现演示验证。促进我国智能机器人控制理论的发展，提升我国双足仿生机器人技术水平，进入国际先进行列，为我国特殊环境下作业机器人的发展提供技术支撑，促进双足式机器人在未来军、民用危险环境作业、排爆、侦察、服务等多方面的应用。

双足仿人机器人可以适应人类的生活、工作环境，在危险环境检测、作业、反恐、侦查、攻击、排爆等场合，可以减少人员伤亡和增强战斗力，而液压机器人技术可大幅度提高肢体反应速度、稳定性和快速反应能力。.本项目围绕双足液压仿人机器人的快速运动控制问题，研究液压双足机器人快速运动时稳定控制、动态稳定判据、落地冲击、失稳应急反应等问题。首先从硬件上改进、完善了双足液压机器人的结构、液压动力系统、控制系统，掌握了系统集成中需要数字化液压伺服、引擎、传感器、电气控制等系统的高度集成所涉及的复杂系统集成技术，实现了行走运动。. 之后在软件层面构建了整个动态稳定性判断体系。在智能决策中利用皮层－基底神经节回路设计高性能双足仿生机器人决策模型的结构，设计适应双足仿生机器人决策模型结构的学习算法和执行机制，实现双足机器人高速运动状态下的实时智能决策。再者研究了机器人快速移动时动态稳定性判据，研究了双足机器人在矢状面和冠状面内运动的数学关系，提出一种在斜面上全向行走的步态模式生成方法。改变目前以位置为主的控制方法，成为以力为主控制的仿人机器人行走控制方法。重点研究了基于力控制的双足机器人全身动态协调在外力作用下的控制问题。提出了一种基于加速度的逆动力学方法来控制力控制双足机器人。此外还通过线性倒立摆模型来评估控制策略的健壮性，根据该机器人所受不同最大扰动确定该仿人机器人的抗扰动能力，建立评估仿人机器人抗扰动能力准则。还有从机械结构对横向力的补偿出发，设计了一套通过机器人手臂和腰部的运动来补偿横向作用力的控制方法。提出的稳定性控制策略和方法都在仿真模型或样机实验中验证了其有效性。. 总之，本项目完成了研究任务，在研究计划上达到了研究目标，取得了预期进展，为我国双足仿人机器人技术的发展提供了技术支撑。