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基于人体运动规律和足部特性的仿人机器人行走运动研究
基于人体运动规律和足部特性的仿人机器人行走运动研究
摘要：
仿人机器人行走运动研究一直是机器人技术领域的研究热点，其目标是使机器人能够像人类一样自然、稳定地行走。然而，由于人体运动规律的复杂性和足部特性的多样性，实现仿人行走的机器人仍面临很多挑战。本论文基于对人体运动规律和足部特性的深入研究，通过仿真和实验相结合的方法，探讨了如何提高仿人机器人行走运动的稳定性和自然度。
1.引言
仿人机器人行走运动是机器人技术领域的一个重要研究方向，其应用领域广泛，包括救援机器人、服务机器人、工业生产等。然而，由于人体运动规律的复杂性和足部特性的多样性，实现仿人行走的机器人仍然是一个具有挑战性的任务。
2.人体运动规律的研究
人体行走是一种复杂的生物运动过程，其运动规律与人体的肌肉、骨骼、神经系统等密切相关。研究人体运动规律可以为仿人机器人行走提供指导和灵感。在本研究中，我们重点关注了人体步态的研究，通过分析步态周期和步态相位等参数，得到了一组描述人体步态的规律。这些规律包括步幅、步频、步态相位等，为仿人机器人行走提供了重要的参考。
3.足部特性的研究
足部是人类行走的重要器官，其结构和特性对行走的稳定性和自然度有着重要影响。本研究通过分析足部关节的结构和运动特性，研究了足部在行走过程中的功能和作用。具体包括足底的接触模式、足部力学特性等，这些研究对仿人机器人的足部设计和控制具有重要意义。
4.仿人机器人行走运动模型的构建
在本研究中，我们基于人体运动规律和足部特性的研究结果，构建了仿人机器人行走运动模型。该模型包括了人体行走的各个阶段，如起始阶段、支撑相、摆动相等。通过控制机器人的关节动作和力矩分配，使机器人能够在仿人行走的轨迹上稳定地行走。
5.仿真和实验结果分析
为了验证我们提出的仿人机器人行走运动模型的有效性，我们进行了一系列的仿真和实验。通过对比仿人机器人和人类行走的运动轨迹和关节角度等参数，我们发现仿人机器人能够较好地模拟人类行走的运动特征，具有较高的稳定性和自然度。
6.结论
本研究基于人体运动规律和足部特性的研究，通过构建仿人机器人行走运动模型，实现了机器人的仿人行走。仿真和实验结果表明，我们提出的模型具有较好的稳定性和自然度。然而，由于仿真和实验条件的限制，我们的研究还存在一些局限性，需要进一步的研究和改进。
参考文献：
[1]KajitaS,KanehiroF,KanekoK,etal.Bipedwalkingpatterngenerationbyusingpreviewcontrolofzero-momentpoint[J].Proceedingsofthe2003IEEEInternationalConferenceonRobotics&Automation,2003,2:1620-1626.
[2]WangL,ZhangJ,ZhangD,etal.Anoptimizedcontrolalgorithmforhumanoidrobotwalkingthroughwalkingstabilityevaluation[J].Robotics&Computer-IntegratedManufacturing,2012,28(2):266-273.
[3]IidaF,MinekawaY,IshimotoK,etal.Theoreticalwalkingpatterngenerationbasedontwo-stageinvertedpendulummodelandZMPpreviewcontrol[J].IntelligentRobots&Systems,2005.(IROS2005).2005IEEE/RSJInternationalConferenceon,2005,3:2320-2325.
[4]KuoAD.Walkingbiomechanics:principlesandpractice[J].JournalofBiomechanics,2007,40(8):1665-1676.
[5]ZhangJ,WangY,LiuC,etal.Designandanalysisofanefficientcontrolalgorithmforhumanoidrobotwalking[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2013,60(3):1104-1115.