孙 军,吕连杰,孙诗华,李东华

(1.沈阳建筑大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110168;2.中国工业互联网研究院辽宁分院,辽宁 沈阳 110020)

目前人形机器人的步态规划方法使机器人行走耗能较大而且行走表现僵硬。隋振等[1]进行机器人步态规划时，假设质心距离地面始终保持相同高度,基于机器人三维线性倒立摆模型规划出质心参考轨迹。王亚波[2]利用机器人质心高度不变的假设条件,依据离线规划的质心、踝关节位置轨迹,通过逆运动学求得机器人下肢各关节角度。张月[3]采用线性倒立摆模型对机器人进行步态规划,其假设机器人行走过程中腰部总是保持水平状态,即假设倒立摆模型中质心运动约束平面的高度是固定的,因此髋关节高度也固定。E.Dong等[4]采用倒立摆模型进行机器人步态规划，假设机器人髋关节高度固定不变。但仿生生物力学研究表明,人类周期步行中髋关节相对地面的高度呈周期性变化,两髋关节的高度不是始终保持一致[5]。上述研究虽然降低了自由度间的复杂协调关系及步态规划过程中的计算量,但规划出的机器人行走步态与人类的步行方式不符。

鉴于上述分析,笔者使用Perception Neuron PRO动捕系统采集人体下肢关节运动数据,预处理后生成人体步行样本,利用几何缩放生成机器人步行样本,从中提取机器人运动学参数;采用五次样条插值规划下肢关节参数化运动轨迹;使用多目标粒子群优化算法得出最优运动学参数,从而得到机器人理想的关节位置轨迹；……