1. 研究目的与意义（文献综述）

随着机器人技术的发展和控制理论的逐步成熟,对仿人机器人的稳定性问题、双足机器人步行移动及各种仿人动作的研究正受到国际学者们越来越多的普遍关注。基于控制理论、动力学原理及仿生学原理,人们通过对动物和人类的运动行为、控制技巧的研究,提出和发展了一系列复杂运动控制模态及相关算法。其中，作为机器人研究中极为热门的研究方向之一，仿人机器人有着类人的肢体结构，通常同时或分别具有仿人的头部或四肢结构，能够在特定环境中代替人类来完成各种工作，并可以在很多方面培养和扩展人类的能力，因而仿人机器人在科研、教育、医疗、娱乐等多个领域中得到了广泛的应用。成为全球范围内各发达国家不惜投入大量人力、物力、财力而角逐的科技制高点，各科研机构在仿人机器人的研究中进行了大量的科研工作。最后,也可以通过对双足机器人的研究平台来检验控制理论及控制仿发的有效性、实用性、完整性、延伸性,即对控制理论有着检验和向前走得更远的指示作用。本文针对nao仿人机器人的稳定行走，通过nao机器人自带的各种传感器，获取机器人当前姿态信息及周围环境,结合机器人当前的姿态信息和zmp未来信息，设计出包含更多未来信息的预观控制器对机器人行走进行控制，经实验验证该控制方法可以使仿人机器人在行走过程中能够更好地跟踪实现既定的zmp轨迹，行走更加稳定，因此具有重要的理论和应用研究价值。

在仿人机器人领域，日本和美国的研究最为深入。日本方面侧重于外形仿真，美国则侧重用计算机模拟人脑的研究。1996年11月，本田公司研制出了自己的第一台仿人步行机器人样机p2，2000年11月，又推出了最新一代的仿人机器人asimo。

国内在机器人平衡控制研究方面的部分领域有较好的理论成果，但机器人系统样机方面与国外有一定差距，随着近年来对机器人相关领域的投入加大，国内在此方面迅速取得了很多研究成果。我国也在这方面作了很多工作，国防科技大学、哈尔滨工业大学研制出了双足步行机器人，北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京科技大学研制出了多指灵巧手等。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

本次毕业设计的课题是基于nao机器人平台，通过nao机器人自带的各种传感器，获取机器人当前姿态信息及周围环境；设计相关防跌倒、自平衡算法并编程，控制机器人稳定的步行。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

第1周—第3周 搜集资料，撰写开题报告；

第4周—第5周 论文开题；

第6周—第9周 建立nao机器人双足运动模型；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] ozawa r, kamogawa y, tamura y, et al. gait pattern generation under disturbance force[c]// international conference on control. 2017.

[2] mummolo c, mangialardi l, kim j h. numerical estimation of balanced and falling states for constrained legged systems[j]. journal of nonlinear science, 2017, 27:1-33.

[3]赵晓东, 刘作军, 张慧君,等. 下肢假肢穿戴者跌倒保护控制系统设计[j]. 机器人, 2017, 39(4):481-488.