第五章 步態(tài)規(guī)劃
步態(tài)是在步行運動過程中，機器人的各個關(guān)節(jié)在時序和空間上的一種協(xié)調(diào)關(guān)系，通由各關(guān)節(jié)運動的一組時間軌跡來描述。步態(tài)規(guī)劃的目標是產(chǎn)生期望步態(tài)，即產(chǎn)生在某個步行周期中的實現(xiàn)某種步念的各關(guān)節(jié)運動軌跡(期望運動軌跡)。步態(tài)規(guī)劃是機器人穩(wěn)定步行的基礎(chǔ)，也是雙足步行機器人研究中的一項關(guān)鍵技術(shù)。要實現(xiàn)和提高機器人的行走性能，必須研究實用而有效的步態(tài)規(guī)劃方法。完整的步態(tài)規(guī)劃包括兩方面的內(nèi)容：姿態(tài)的規(guī)劃和ZMP(Zero Moment Po洫，零力矩點)軌跡的規(guī)劃，二者相互影響，關(guān)系密切。所謂姿態(tài)的規(guī)劃，是指機器人行走過程中其各組成部分運動軌跡的規(guī)劃，比如說，腳掌何時離開地面、擺動相中整個腳掌在空中的軌跡、何時落地等。姿態(tài)的規(guī)劃相對比較簡單，常用的方法是先規(guī)劃出髖關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)的軌跡，然后計算出其它組成部分的軌跡。
當前步態(tài)規(guī)劃的方式主要有基于仿生學原理和基于力學穩(wěn)定性這兩種。基于仿生學原理的雙足步態(tài)研究主要是通過測量和分析人的步行運動，研究雙足步行的基本原理,將得到的一些基本步態(tài)特征運用到雙足機器人步態(tài)規(guī)劃和控制中。基本過程是讓人模仿機器人的自由度行走(如果機器人有幾個自由度，那么人在模仿行走的時候也盡量只動相應(yīng)的自由度)，同時對此人的行走過程進行正面和側(cè)面的錄像，然后對這些錄像進行分析，得到此人在步行過程各個主要關(guān)節(jié)的角度變化與時間的函數(shù)，然后根據(jù)力學相似原把這些函數(shù)相似地推廣到機器人的關(guān)節(jié)變化上。基于力學穩(wěn)定性的步態(tài)軌跡規(guī)劃方法又分為基于模型和非模型兩種步態(tài)規(guī)劃和控制策略。基于模型的雙足控制借鑒已知的物理模型特性對雙足機器人模型進行簡化，建立了倒立擺模型、被動步態(tài)模型、質(zhì)量彈簧模型等實用控制模型。基于非模型的控制策略從機器人步行運動的約束入手，一般從雙足機器人的穩(wěn)定和能量兩方面對雙足步態(tài)運動加以規(guī)劃和控制IlJ。
步態(tài)規(guī)劃步驟如圖4所示
圖4 步態(tài)調(diào)試的的具體步驟
第六章 總結(jié)6.1不足以及改進 （1）機器人的步態(tài)優(yōu)化不是很好，在行進過程中會有大腳板的輕微滑動現(xiàn)象的發(fā)生。通過調(diào)節(jié)機器人重心的位置,使大腳板有更好的抓地力,同時還可以在機器人的腳底部增大黏力,使機器人腳底板有更大的摩擦力.
（2）機器人在行進過程中左右搖擺有點大,具體通過適當?shù)母男〔綉B(tài),稍微加快頻率來使機器人趨于小幅度的搖擺狀態(tài).
（3）在進行機器人的復位過程中會出現(xiàn)突然跳動的情況，從而會導致機器人的步態(tài)不是很穩(wěn)定的現(xiàn)象發(fā)生。面對這些情況我們可以在程序中通過改變機器人步態(tài)的邏輯結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)機器人的穩(wěn)步前進，微調(diào)，轉(zhuǎn)彎和停止。
（4）機器人在行進過程中可能會發(fā)生情況誤判的情形，在這種情況下需要在程序中加相應(yīng)的程序段來判斷是否發(fā)生了誤判從而增強機器人系統(tǒng)的魯棒性。
6.2 參賽心得 這次比賽我們不僅代表了個人，還代表了學校，我們?yōu)閷W校爭得了榮譽。這場競賽雖然取得了一定的成績，但同時也暴露出一些問題，針對這些問題，現(xiàn)對本次競賽的情況作如下總結(jié)，以便為下一屆參加競賽的學弟學妹們做個參考。
1、心理素質(zhì)是影響競賽的關(guān)鍵因素。比賽不僅比技術(shù)，也比心理素質(zhì)。技術(shù)再高的人如果欠缺一定的心理素質(zhì)，將會直接影響到自身的發(fā)揮。那究竟怎樣克服心理障礙這點呢？第一，拿到題目后不要緊張，俗話說萬變不離其宗，不管是自己見過的還是沒見過的，首先要把考題和以前遇到的類似題型相比較，然后分析它們的相同點和不同點，從而找出正確的解題思路。第二，做題時切記不能三心二意，做題時一定要專心，不要一題做一下另外一題又做一下，最后反而都沒做好。第三，在平時的訓練中要把每一次練習當成比賽，這樣才能在平時的訓練中提高自己的心理素質(zhì)。
2、團隊精神至關(guān)重要。在平時的訓練中，大家都會遇到不同的問題，遇到問題時要互相討論，相互指出各自的不足，相互交流，相互考核，團結(jié)作戰(zhàn)，共同成長，有了這樣的團結(jié)精神，才能在比賽中“厚積薄發(fā)”。
3、要有速度、要細心。每個參賽選手的技能水平都不相上下，比賽比的就是操作的速度快不快，在操作的過程中細不細心。競賽中失誤大部分都是不細心所導致的。拿單片機的編程來說，程序的完整性是很重要的，拿到題目時要仔細讀懂題意，弄清題目所要實現(xiàn)的功能，這就要求在編程時不僅速度要快，而且不能犯語法錯誤，一步一步的編，但不能盲目地追求速度，這樣才能保證編程既有速度又有質(zhì)量。
4、要學會自學。我們都是接受過高等教育的人，自學能力是我們要具備的基本素質(zhì)，遇到難題和不懂的問題一定要自己去查資料，不要因為沒有學過而灰心而失去信心，每個學生在課堂上學的東西總是有限的，很多知識是要靠自己去學習和積累。這次比賽我收獲最大的就是提高了我的自學能力。
5、平時的練習要腳踏實地，既不能圖快，更不能懶散。遇到問題要勤思考勤動手，把問題的原因、現(xiàn)象以及解決方案用紙記錄下來，這樣不至于以后犯同樣的錯誤。我相信只要這樣堅持下去，自己的技能必定會有所進步。
本次競賽是一次理論與實踐相結(jié)合的競賽，充分體現(xiàn)了對現(xiàn)代自動控制型人才的要求，給了我們一個自我提高和學習的好機會，為我們提供了一個展示自己的大舞臺。我們非常感謝為我們指導的老師們，非常感謝學校各級領(lǐng)導對我們的鼓勵與支持，更要感謝那些在層層選拔中落選的同學們，我們在今后的學習中將更加努力，苦練技術(shù)，用我們的辛勤勞動來回報學校，回報社會。
參考文獻[1] STM32自學筆記.北京:北京航空航天大學出版社，2007.
[2] 閻石, 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社, 1998.
[3] 王威等,HCS12 微控制器原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學出版 社,2007.10.
[4] 戰(zhàn)艦STM32庫函數(shù)開發(fā)實戰(zhàn)指南
[5] 童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社
[6] 胡壽松，自動控制原理
