外文翻譯譯文--雙足機(jī)器人上樓梯的步態(tài)規(guī)劃-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 其步態(tài) 規(guī)劃 方法 ， 是實(shí)現(xiàn) 雙足 機(jī)器人穩(wěn)定的 步態(tài) 非常重要的保證 。 重復(fù)變換法 的作用 是有 保證性 的， 其 可行性和有效性 已經(jīng) 通過(guò) 雙足 機(jī)器人 上 樓梯仿真實(shí)驗(yàn)的 驗(yàn)證； 而本文提出的算法也適用于雙足機(jī)器人 下樓梯。 中文 4015字 出處： Mechatronics and Automation (ICMA), 2020 IEEE International Conference on. IEEE, 2020: 10691073 雙足機(jī)器人 上 樓梯的步態(tài) 規(guī)劃 Zhang Qin, Fan Changxiang and Yao Tao School of Mechanical and Automotive Engineering South China University of Technology Guang zhou, Guangdong Province, China Yoshitsugu Kamiya Department of Mechanical Systems Engineering Kanazawa University Kanazawa, Japan 【 摘要 】 上 樓梯是雙足機(jī)器人的 一種 基本 動(dòng)作。在 本文 提出 的 算法中 ， 為了滿(mǎn)足 上 樓梯的穩(wěn)定性 ，機(jī)器人通過(guò)上身 來(lái) 調(diào)整 質(zhì)心的位置 ，并且 由 重復(fù) 變換 法（ RDK） 進(jìn)行 計(jì)算 和 修正 。 上下樓梯 只 是 雙足 機(jī)器人 具有的 基本 功能 。 而 Jeon 以及其他人 通過(guò)四項(xiàng)多項(xiàng)式 計(jì)算 關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 并優(yōu)化的機(jī)器人 上下樓所需的 最小能耗 ， 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 上 樓梯 的步態(tài)規(guī)劃。上面的算法主要是基于關(guān)節(jié)軌跡 的預(yù)先計(jì)算 ， 然后 通過(guò) 模糊控制算法 或 遺傳算法 優(yōu)化步態(tài)等 ，這些 算法相當(dāng)復(fù)雜 ，因?yàn)?計(jì)算 量 是 非常 巨大 的 ，而且 處理時(shí)間 非常 長(zhǎng)。 圖 1 雙足 機(jī)器人的仿真模型 圖 1 中 的 模型 有 6個(gè) 自由度。 J7能夠 使腰部關(guān)節(jié) 向前和向后 旋轉(zhuǎn) ， 而 J8能夠 使腰部關(guān)節(jié) 左右擺動(dòng) 。 通過(guò)靜力學(xué)的公式 ， 我們 可以 得到 重心 的投影 坐標(biāo) 是 : 在公式中 ， θ7 是腰 部關(guān)節(jié) 向前和向后旋轉(zhuǎn) 的角度，而 θ8 是 腰部關(guān)節(jié) 左右 旋轉(zhuǎn) 的角度 。當(dāng)機(jī)器人 一只腳 支撐整體時(shí) ， 支撐腳的中心是最穩(wěn)定的支點(diǎn) ， 坐標(biāo) 設(shè)為 B（ x0， y0） ， 為了 表達(dá)機(jī)器人的穩(wěn)定度 ， 機(jī)器人ZMP 和 B點(diǎn) 之間的 距離 關(guān)系 ，公式是 : 的步態(tài)分析 機(jī)器人 上樓梯 的動(dòng)作 可以分解為以下步驟 :首先機(jī)器人 從兩腳的中間 移動(dòng) ZMP 到 支撐腳 （ 右腳 ） 。機(jī)器人上樓梯的過(guò)程中 ， 可以通過(guò) 旋轉(zhuǎn)腰部關(guān)節(jié)的自由度 θ7θ8來(lái)計(jì)算機(jī)器人的 9個(gè)姿態(tài) 。 （ 2） 給 定 腰部關(guān)節(jié) 兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的 旋轉(zhuǎn) 角度 （ θi， 0， +θi）（ i = 8） ， 并計(jì)算 32個(gè) 步態(tài) 和 相應(yīng)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。然后再回到 （ 2） 。然后根據(jù)該算法對(duì) 重心的運(yùn)動(dòng) ， ZMP 通過(guò)機(jī)器人 調(diào)整腰部關(guān)節(jié) θ7和 θ8轉(zhuǎn)移 到左腳。機(jī)器人重復(fù)上述過(guò)程 ， 直到腰部和支撐腳 再伸 直 ， 抬起身體能夠 完整爬樓梯。 （ 4） 基于重復(fù)變換法 優(yōu)化腰部關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度 θ7 和 θ8， 總重心的位置 和保持 ZMP 不變 。 機(jī)器人各關(guān)節(jié)的 參數(shù)和初始角的 設(shè)置如 表 1和表 2所示。 圖 7 表示各關(guān)節(jié)的角度隨著時(shí)間 的變化 。 可以通過(guò)幾何關(guān) 系計(jì)算出 左下肢關(guān)節(jié)角度即 θL1 和 θL2。機(jī)器人 反復(fù) 調(diào)整 θ7和θ8移動(dòng)身體 ， 使 ZMP 逐漸轉(zhuǎn)移到左腳。重復(fù)上面的過(guò)程 ， 直到腰部 和 支 撐 腳 協(xié)調(diào) 和 抬起 身體完成 上 樓梯 的動(dòng)作 。 圖 4雙足 機(jī)器人的 ZMP軌跡 圖 7雙足 機(jī)器人的關(guān)節(jié)軌跡 討論 ： 本文仍然適用于 參數(shù)變化時(shí) ， 也就是說(shuō) 增加 腳步 的 高度或跨度 ， 機(jī)器人可以調(diào)整其 ZMP 在 支撐 腳 上的位置 。從圖中 ， 我們可以看到 ， 無(wú)論怎樣的上半身動(dòng)作 ， 也就是說(shuō)無(wú)論 θ7和 θ8如何 調(diào)整 ， ZMP不能 移動(dòng) 到 機(jī)器人的 支撐腳 來(lái)完成其 上 樓梯。 算 法也適用于機(jī)器人的下樓梯 的動(dòng)作 。
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