二足機器人之模糊邏輯ZMP產生器及IC設計

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姓名

林哲平(Che-Ping Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

二足機器人之模糊邏輯ZMP產生器及IC設計
(Fuzzy-Logic Zero-Moment-Point Generator and IC design of Biped Robot)

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摘要(中)

傳統上常使用預設的ZMP值來求解出二足機器人軀幹所需補償軌跡，本文不使用預設ZMP值，而設計模糊邏輯ZMP產生器求出ZMP值，其方法是經由所量測到腳掌和腰部幾何中心的位置，利用模糊算術的方法，求解出能使機器人穩定步行的ZMP值，且進一步設計一個八連桿二足機器人，利用MSC. VISUAL NASTRAN 4D與MATLAB Fuzzy Tool Box、MATLAB SIMULINK結合來模擬，證實模糊ZMP產生器能提供機器人穩定的步行設計，並且使用Verilog HDL 設計模糊ZMP產生器的IC，並利用ModelSim模擬，並驗證其功能的正確性。

摘要(英)

Traditionally, it is often to use preset ZMP to solve the necessary compensation trajectory of biped robot trunk. This thesis does not use preset ZMP, instead, a fuzzy logic ZMP generator was designed to estimate the ZMP values. This method measures the position of geometrical center of sole and waist, then utilizes a set of fuzzy arithmetic equations to calculate the ZMP values.The robot design based on those ZMP values can make the robot walk steadily. In addition, a eight link biped robot was designed. The simulation was completed by combining several tools such as MSC., VISUAL NASTRAN 4D, MATLAB Fuzzy Tool Box and MATLAB SIMULINK. The simulation proved that fuzzy ZMP generator can provide a stable biped robot design.
Verilog HDLwas used to design the Fuzzy ZMP Generator IC,and ModelSim was used to simulate and verify the desired functions of ZMP generator.

關鍵字(中)

★ 零力矩點
★ 模糊邏輯
★ 積體電路設計
★ 軀幹補償
★ 二足機器人

關鍵字(英)

★ Integrated Circuit Design
★ Trunk Compensation
★ Zero Moment Point
★ Fuzzy Logic
★ Biped Robot

論文目次

目次
中文摘要………………………………………………………I
ABSTRACT………………………………………………………II
誌謝……………………………………………………………III
目次……………………………………………………………IV
圖目錄…………………………………………………………VI
表目錄…………………………………………………………IX
第一章緒論....................................................1
1.1 前言.......................................................1
1.2 研究動機與目的 .............................................2
1.3 本文架構...................................................3
第二章二足步行機器人軌跡規劃..................................4
2.1機器人模型 4
2.2二足步行機器人運動學與反運動學方程式推導....................6
2.2.1直接運動...............................................6
2.2.2反向運動學.............................................7
2.3運動軌跡規劃...............................................11
第三章模糊邏輯ZMP產生器......................................13
3.1零力矩點(ZERO MOMENT POINT)................................13
3.2 ZMP方程式.................................................13
3.3模糊系統(Fuzzy System).....................................15
3.4模糊ZMP產生器之設計 17
第四章模糊ZMP產生器之IC設計..................................22
4.1數位IC設計.................................................22
4.2模糊晶片設計...............................................27
4.2.2模糊化電路設計...........................................28
4.2.2規則庫電路設計...........................................31
4.2.3推論引擎電路設計.........................................33
4.2.4解模糊化電路設計.........................................34
第五章模擬分析與討論.........................................44
第六章結論與未來展望.........................................65
6.1結論.......................................................65
6.2未來展望...................................................65
參考文獻......................................................66

參考文獻

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[27]林灶生、劉紹漢，Verilog FPGA 晶片設計，全華，2004

指導教授

張江南(Chiang-Nan Chang)

審核日期

2005-7-8

推文