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欠驱动双足机器人时变步态规划和控制的任务书
任务书
一、任务背景
双足机器人是模仿人类走路的机器人之一，其具有的双腿和髋关节相似于人类，能够模拟人类行走、攀爬、蹲下、抬物等动作，因此广泛应用于军事、医疗、教育、娱乐等领域。然而，为了使双足机器人的运动更加自然、稳定和高效，需要对其进行步态规划和控制。
在实际应用中，双足机器人的行动受到许多因素的影响，例如地形、姿态、负载等。传统的静态规划和控制方法无法适应实际环境中的动态变化，需要一种更高级的规划和控制技术，即时变步态规划和控制。
因此，本任务旨在设计和实现一种针对欠驱动双足机器人的时变步态规划和控制系统，从而提高其运动效率和自适应性。
二、任务要求
1.研究欠驱动双足机器人的运动学模型，并设计其时变步态。
2.研究欠驱动双足机器人的动力学模型，并设计其控制器。
3.开发仿真平台，测试所设计的时变步态规划和控制算法的有效性和鲁棒性。
4.实现控制器，并在实验室中对欠驱动双足机器人进行试验验证，测试系统的鲁棒性和易用性。
5.撰写完整的报告，记录研究过程、实验结果、结论及后续工作的展望等内容。
三、任务流程
1.研究欠驱动双足机器人的运动学模型。
2.设计欠驱动双足机器人的时变步态，包括步数、步长、步高、落地时间等参数。
3.研究欠驱动双足机器人的动力学模型，并设计控制器。
4.开发仿真平台，测试所设计的时变步态规划和控制算法的有效性和鲁棒性。
5.实现控制器，并在实验室中对欠驱动双足机器人进行试验验证，测试系统的鲁棒性和易用性。
6.统计实验结果，总结结论，撰写完整的报告。
四、技术要求
1.掌握欠驱动双足机器人动力学和运动学模型，并熟练运用MATLAB等仿真软件。
2.掌握时变步态规划和控制算法，能够设计和实现相关的控制器。
3.具备机器人控制和自动化领域的基础知识。
4.具备较好的编程功底，能够使用C++或Python等语言进行系统实现。
五、成果要求
1.报告：包括研究背景、问题分析、算法设计、仿真实验和实验结果分析等内容。
2.仿真平台：开发一套仿真平台，可以模拟欠驱动双足机器人的运动，测试所设计的时变步态规划和控制算法的有效性和鲁棒性。
3.控制器：实现一个完整的时变步态规划和控制器，能够成功驱动欠驱动双足机器人行走。
4.实验数据：提供实验数据，包括欠驱动双足机器人的位姿、力矩、速度等。
六、参考文献
1.Moon,S.,Kwon,H.,&Kwak,Y.(2019).Whole-bodygaitplanningandcontrolinhumanoidrobots:Areview.IEEETransactionsonSystems,Man,andCybernetics:Systems,50(3),1319-1338.
2.Li,Q.,Chen,S.andGe,S.(2015).Anadaptivegaitcontrollerwithvirtualconstraintsfordynamiclocomotion.IEEETransactionsonRobotics,31(1),pp.1-16.
3.Huang,H.,Zhao,Y.,&Li,S.(2018).Modelpredictivecontrol-baseddynamicgaitgenerationandcontrolinhumanoidrobots.Robotica,36(12),1867-1883.
4.Zhu,J.,Qu,X.,&Kong,L.(2019).Energy-conservingdynamicwalkingofsingle-leggedrobotusinganoptimalcontrolapproach.ChineseJournalofMechanicalEngineering,32(1),70.