Humanoid

人形机器人导航技能

用于开发双足人形机器人的运动控制和导航系统

何时使用

当需要以下帮助时使用此技能：

• 实现双足行走
• 配置平衡控制
• 全身运动规划
• 复杂地形适应

快速参考

坐标系定义

人形机器人坐标系:
- X: 前进方向
- Y: 侧向 (左负右正)
- Z: 垂直向上

步态规划

# 步态周期参数
gait_params = {
    "step_height": 0.05,      # 步高 (m)
    "step_length": 0.3,       # 步长 (m)
    "step_period": 0.6,        # 周期 (s)
    "support_ratio": 0.6,      # 支撑相占比
}

运动控制

逆运动学

# 腿部 IK
def inverse_kinematics(target_pos):
    # 输入: 目标足端位置 (x, y, z)
    # 输出: 关节角度 [hip_pitch, hip_roll, knee, ankle_pitch, ankle_roll]
    
    # 计算腿长
    L = sqrt(x**2 + y**2 + z**2)
    
    # 膝关节角度
    knee_angle = 2 * acos(L / (2 * L_leg))
    
    # 髋关节角度
    hip_angle = atan2(z, x) + acos(L_leg * sin(knee_angle/2) / (L/2))
    
    return [hip_angle, 0, knee_angle, -hip_angle, 0]

ZMP 平衡控制

# Zero Moment Point 计算
def compute_zmp(forces, torques):
    # 地面反作用力
    F_total = sum(forces)
    
    # ZMP 位置
    x_zmp = sum(torques_y) / F_total.z
    y_zmp = -sum(torques_x) / F_total.z
    
    return (x_zmp, y_zmp)

导航功能

路径规划

# 人形专用路径规划
class HumanoidPlanner:
    def plan(self, start, goal):
        # 考虑:
        # - 楼梯通行
        # - 狭窄通道
        # - 不平整地面
        
        path = []
        # ...
        return path

地形适应

terrain_adaptation:
  max_step_height: 0.15   # 最大台阶高度
  max_slope: 20           # 最大坡度 (度)
  min_pass_width: 0.4     # 最小通行宽度

常用框架

ROS 2 功能包

相关文档

• 人形机器人指南
• Walking Controllers