臺灣博碩士論文加值系統

雙足機器人的研究一直是機械、電機與控制領域中一個非常具有挑戰性的課題。但研究機
器人動態模擬，首先會面臨到的兩個問題，即是關節路徑的取得及系統控制器的設計。因
此本論文研究雙足機器人的跑步行為，其內容主要即分為兩部份，第一部份為雙足機器人
跑步運動序列之規劃。第二部份是雙足機器人跑步之控制方法。本論文之雙足機器人係使
用一個具有17個軀塊，16個關節，42個自由度之數學模型，並使用坎氏方程式（Kane''s e
quations）推導其運動方程式。跑步運動序列之規劃方面，本論文研究跑步時之動態特性
及所需之穩定條件，規劃建立跑步運動穩定之法則（即慣性、擺動週期、支撐點轉換時之
速度等等需求），將現有已存在之行走運動序列，經過此運動法則之運算，而使其能自動
產生跑步之運動序列，如此即可節省使用有效向量法配合幾何學產生運動序列的繁雜前置
作業運算。而跑步之控制方法，主要的工作是把機器人的狀態控制到我們所規劃的目標序
列。在本論文中，除利用所得到之跑步各關節運動角度為基礎求出角速度及角加速度，再
經由扭矩計算法計算出各關節所需之適當扭力，以控制各關節到達所要之目標位置外，並
加入改良式加速度規劃控制器，使其能修正加速度之誤差量。此控制器可彈性應用於不同
之路徑控制（如行走，站立，跑步等)，且更能提高機器人運動（行走、跑步等）之速度
。

There are two major parts of this thesis. First: Establish running motion tra
jectories of biped robot joints. Second: Improve controller of biped robot sys
tem. The model of biped robot used in this thesis has 17 bodies with 16 joints
and 42 degrees of freedom. On the study of running motion planning, running m
otion stable rules is established to create trajectory in accordance with dyna
mic characteristics and requirement of stability of running. This method is mo
re efficient than geometric operation with efctive vector approach. For the co
ntrol of system, existing controller [1] is modified to improve scheduled acce
leration error. New controller is more flexible and can be applied to differen
t motion trajectory tracking (example: walking, standing, running......) and i
mprove the motion speed of the biped robot.