MATLAB仿人机器人步态规划与运动仿真系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，专注于仿人机器人的步态生成与运动仿真，支持动力学与运动学建模，可模拟直线行走、转向、斜坡行走等场景，实时计算关节角度、姿态平衡与足底接触力，适用于机器人控制算法验证与教学研究。

详 情 说 明

基于MATLAB的仿人机器人步态规划与运动仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的仿人机器人步态规划与运动仿真系统，针对双足机器人的复杂运动控制问题提供完整的解决方案。系统通过建立精确的机器人运动学与动力学模型，实现了多种行走模式的轨迹规划与动态仿真，包括直线行走、转向运动、上下斜坡等典型场景。系统核心价值在于提供直观的3D可视化分析界面，支持研究人员对步态参数进行灵活调整，并实时评估机器人的运动稳定性与能耗效率。

功能特性

• 多模式步态规划：支持直线行走、定点转向、斜坡适应等多种行走模式的轨迹生成
• 动力学实时仿真：基于牛顿-欧拉方程或拉格朗日方法构建动力学模型，计算关节力矩与运动状态
• 稳定性分析：实时计算零力矩点(ZMP)轨迹，提供动态平衡裕度评估
• 参数化调节：允许用户灵活调整步长、步频、重心高度等关键步态参数
• 3D可视化展示：通过MATLAB图形界面实时渲染机器人运动过程，支持多视角观察
• 性能评估模块：输出行走速度、能耗估计、关节力矩曲线等量化指标

使用方法

1. 参数配置：在初始化脚本中设置机器人结构参数（连杆尺寸、质量属性等）
2. 轨迹定义：通过预设路径点或运动方程指定机器人的期望运动轨迹
3. 环境设置：配置地面摩擦系数、斜坡角度等环境参数
4. 仿真执行：运行主程序启动动力学计算与运动仿真
5. 结果分析：查看关节运动曲线、ZMP轨迹动画及性能指标报表

系统要求

• MATLAB版本：R2020b或更高版本
• 必要工具箱：Robotics System Toolbox, Simulink, 3D Animation工具箱
• 硬件配置：推荐4GB以上内存，独立显卡支持3D渲染

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能流程，包括机器人模型的初始化构建、运动轨迹的规划生成、动力学方程的数值求解、稳定性指标的实时计算以及三维动画的渲染展示。该文件通过协调各功能模块的执行顺序，实现了从参数输入到结果输出的完整仿真闭环，并提供了用户交互界面用于步态参数的动态调整与仿真过程的可视化监控。