文档介绍：分类号学号 M200970276
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

双足机器人仿真与性能优化

学位申请人:杨前禄
学科专业:机械电子工程
指导教师:肖鹏副教授
陈幼平教授
答辩日期: 2012 年 1 月 18 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

Bipedal Robot Simulation And Performance Ptimization

Candidate : Yang Qianlu
Major : Mechatronic Engineering
Supervisor : Associate Prof. Xiao Peng
Prof. Chen Youping

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
Jan., 2012
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我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过
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日期: 年月日

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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
双足机器人研究是一个复杂的机电一体化研究课题,它对于促进机械、控制、通信、
计算机等技术的相互融合有很大帮助。本文就性能优化这个方向进行研究,主要做了以
下几个方面的工作:
首先是简要地介绍了国内外的研究历史和现状,并指出了了研究中面临的几个问
题。针对这些问题中的稳定性和能耗性问题,本文提出了专注于步行参数的解决方案。
接着,参照人体和日本本田公司设计的 ASIMO 机器人比例,我们给出了此次研究
的双足机器人的机械设计方案,并在 CATIA 中建立了双足机器人的三维模型。
其次,考虑到双足机器人的结构和步行特点,本文提出了基于倒立摆的步态规划设
计方法,并借助 MATLAB 规划出了各个关节的轨迹曲线。
再次,介绍了 MATLAB 和 ADAMS 的虚拟样机联合仿真方案。
最后,在联合仿真的环境中,完成了基于遗传算法的双足机器人的性能优化。
本文的主要目标获得最优步行参数,这一目标是通过多目标遗传算法实现的。对于
多目标遗传算法,它的难点就是适应度函数的设计。因为各个目标函数的值域一般都相
差很大,怎样兼顾各个目标函数在综合目标函数中的权值变得很困难。本文提出了一种
新的适应度函数设计方法,应用这方法实现了多目标遗传算法,获得最优步行参数。采
用得到的最优步行参数,双足机器人的稳定和能耗性能有了明显的改善,验证了这个方
法的有效性。

关键词:双足机器人稳定性能耗性仿真
I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract
Biped robot research, promoting the integration of mechanical, control, communication
puter technology, is plex mechatronics research。This paper focus on the
performance optimization of biped robot and the main work of paper is list as following.
First this paper introduces a brief overview of the histor