外文翻譯譯文--雙足機(jī)器人上樓梯的步態(tài)規(guī)劃(存儲(chǔ)版)
【正文】 步態(tài) ， 并得出以下結(jié)論 ： 機(jī)器人可以 通過其腰部關(guān)節(jié) 調(diào)整重心的位置 ， 以滿足 ZMP 穩(wěn)定的 要求 ， 基于重復(fù)變換 算法 （ RDK） 規(guī)劃 上樓梯 動(dòng)作和 利用 機(jī)器 人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)可以先后 規(guī)劃 機(jī)器人的 穩(wěn)定步態(tài)。機(jī)器人以這種 循環(huán) 方式完成上樓梯 的動(dòng)作 。圖 7表示 腰部關(guān)節(jié)的角度 隨時(shí)間的轉(zhuǎn)換 和 基于 重復(fù)變換法 的重心的運(yùn)動(dòng)。圖 6 表示支持腳的力隨著時(shí)間的變化。 （ 3） 為了伸直腿 和抬起 身體 ， 給左膝關(guān)節(jié)的 θL1和踝關(guān)節(jié) θL2 相應(yīng)的微小增量 +θLi（ i = 2） ， 然后確定重心的位置 C在 左腳的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。 B上樓梯 的步態(tài) 規(guī)劃 算法 由于 機(jī)器人的重心在兩腳中間 ， 根據(jù)該算法 機(jī)器人 的總重心轉(zhuǎn)移到支 撐 腳 （ 右腳 ） ， 并抬高 另一只腳 （ 左腳 ） 時(shí)， 機(jī)器人的重心保持 在前向 （ 右腳 ） ， 我們可以得到旋轉(zhuǎn)角 θL1和 θL2， 根據(jù)機(jī)器人 每個(gè)關(guān)節(jié) 之間的幾何關(guān)系確定腿的姿勢(shì)。詳細(xì)算法描述如下 : （ 1） 設(shè)置 機(jī)器人的腰部關(guān)節(jié) 旋轉(zhuǎn)范圍 （ θimin， θimax） 和初始 角度 θi（ i = 8） 。機(jī)器人 一只腳 支撐 時(shí) ， ZMP應(yīng)該保持在 支 撐區(qū)域 ， 也就是說 ， FL 0或 FR 0。腰關(guān)節(jié) 是 兩個(gè)自由度的 球形 關(guān)節(jié) 。除此之外 ， 其他一些國際和國內(nèi) 學(xué)者也做了相關(guān)研究 關(guān)于 雙足 機(jī)器人的上下樓 梯或 上下 斜坡 的步態(tài)規(guī)劃 。 而且 雙足 機(jī)器人對(duì)環(huán)境具有良好的適應(yīng)性 ， 并能進(jìn)入相對(duì)狹窄空間替 代 人類執(zhí)行各種操作 ， 所以它們具有 廣闊的應(yīng)用前景。一個(gè)有效的算法對(duì) 雙足步行的 穩(wěn)定 性 是至關(guān)重要的。 一些目前的 研究成果已經(jīng) 計(jì)算出 雙足 機(jī)器人的上下樓梯 的步態(tài)規(guī)劃 。 算法的核心主要是 通過腰部關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng) 來 調(diào)整重心位置 ， 以滿足 重心位置變化的需求 ， 規(guī)劃 機(jī)器人 能穩(wěn)定地 上樓梯 且 不讓機(jī)器人摔倒的步態(tài) 。假設(shè)每個(gè)關(guān)節(jié)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù) 方向 ， 而 逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn) 方向 為 正 方向 。然后機(jī)器人的右腳 重復(fù)上述流程 從而 完成 整個(gè) 操作。如果上面的要求并不存在 ， 也就是說支撐腳的 反作用力 或 FR 小于 0，那么這意味著目標(biāo)任務(wù)不能完成。抬起身體的同時(shí) ， ZMP 應(yīng)該保持固定 （ 左腳下 ） 。 根據(jù)上面的仿真模型和算法 ， 我們模擬 機(jī)器人上 樓梯 的動(dòng)作 。雖然 FL= 0， 但是ZMP 的位置完全在右腳。相關(guān)參數(shù)變化作為 EF 的 一部分如 圖 4， 圖 6和圖 7。如果我們不考慮機(jī)器人的各關(guān)節(jié)的扭矩范圍和所有機(jī)器人的參 數(shù) ， 設(shè)置與上一節(jié)相同的高度和寬度 ，分別 改變 Sh = 350mm 和 Sw = 650mm。在未來的工作中 ， 我們將進(jìn)一步分析動(dòng)態(tài) 步態(tài)規(guī)劃來 補(bǔ)充本文的算法。當(dāng)我們考慮各關(guān)節(jié) 的扭矩范圍 時(shí) ， 我們只需要改變算法 （ 4） 的一部分 ， 根據(jù)反復(fù)調(diào)整 ZMP 的重復(fù)變換法 在第三節(jié)的 其中 一個(gè)部分 ， 可以改變 扭矩 Ti（ i = 8） 各關(guān)節(jié)的姿勢(shì) （在 第 3 部分 ） 并確定關(guān)節(jié)之間的最小轉(zhuǎn)矩值 所 做 出 相應(yīng)的機(jī)器人姿勢(shì) ， 然后回到（ 2） 。在這個(gè)過程中腰和左腳變得筆直 ， 機(jī)器人的 ZMP 本質(zhì)上是 保持在 點(diǎn) F如圖 4所示 ， 然后右腳彎曲向前移動(dòng)一步。 圖 6 所示腳的 支持力隨時(shí)間 變化的圖 。圖 4表示 ZMP 的變化 軌跡 ， 虛線的部分 是 兩個(gè)腳之間的區(qū)域 ， 灰色線 是 正確的位置。 （ 2） 根據(jù)算法對(duì)重心的運(yùn)動(dòng)在一個(gè)部分中 ， 移動(dòng)機(jī)器人的 ZMP到 左腳。 根據(jù)優(yōu)化條件 規(guī)劃 ZMP 運(yùn)動(dòng)軌跡，使機(jī)器人本身 不 摔倒且 滿足需求 ， 使其最穩(wěn)定地上 樓梯。 重復(fù) 這種方式 ， 直到機(jī)器人完成其重心的運(yùn)動(dòng)。在機(jī)器人上樓梯的過程中 ， 首先應(yīng)該保證機(jī)器人不會(huì)摔倒 ， 所以當(dāng)它 雙腳 支 撐 全身時(shí) ， ZMP 應(yīng)該 時(shí)刻 保持在兩腳之間的區(qū)域 ， 也就是說 F = min（ FR， FL） 0。 而左腿包括踝關(guān)節(jié) JL1， 膝關(guān)節(jié) JL2和髖關(guān)節(jié) JL3。 Song Xianxi 等 學(xué)者 利用 踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 并調(diào)整踝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角與 利用 模糊控制算法使 ZMP的位置接近 支撐 區(qū)域的中心 ， 實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人 穩(wěn)定 上 樓梯的步態(tài)規(guī)劃。 【 索引詞 】 雙足 機(jī)器人 ； 上 樓梯 ； 重復(fù)變換法 ； 重心 運(yùn)動(dòng) ；
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