[基礎(chǔ)科學(xué)]四足機(jī)器人爬行步態(tài)研究-閱讀頁(yè)
2024-09-05 01:09本頁(yè)面
【正文】 0~下蹲、右傾進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)2~邁左后腿3~邁左前腿4~左傾5~邁右后腿失穩(wěn)6~邁右前腿7~前進(jìn)產(chǎn)生前進(jìn)位移8~右傾到1的狀態(tài)9~邁左后腿10~邁左前腿11~左傾12~邁右后腿13~邁右前腿14~前進(jìn)總結(jié)2個(gè)周期2次修正 仿真內(nèi)容分析在仿真過(guò)程中一共設(shè)計(jì)了2個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，1~7為第一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，8~14為第2個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，第2個(gè)運(yùn)動(dòng)周期針對(duì)第一運(yùn)動(dòng)周期出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了一定的修正，其運(yùn)動(dòng)效果如圖9和10所示。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是機(jī)器人的重心偏離了支撐三角形，所以結(jié)合圖6的分析，我們認(rèn)為出現(xiàn)此問(wèn)題的原因是跨步和側(cè)傾角度不合適。所以在第2個(gè)周期的仿真過(guò)程中加大了側(cè)傾的角度，如圖9所示。圖8：前進(jìn)方向身體位移曲線圖9：身體在側(cè)向的位移曲線圖10：身體在高度方向的位移曲線圖11：重心失穩(wěn) 仿真結(jié)果及分析 爬行步態(tài)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是協(xié)調(diào)跨步的大小和側(cè)傾的角度，保證機(jī)器人的質(zhì)心位于支撐三角形內(nèi)。爬行步態(tài)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃相對(duì)于動(dòng)步行而言要簡(jiǎn)單，本文的仿真所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)函數(shù)都是直接通過(guò)STEP（time,x0,yo,x1,y1）函數(shù)組合而成,控制量為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角，不過(guò)在規(guī)劃過(guò)程中要協(xié)調(diào)好邁腿過(guò)程中大腿和小腿的邁腿角度，防止腳掌和地面的撞擊。同時(shí)也說(shuō)明對(duì)于大型仿生四足機(jī)器人，由于質(zhì)量遠(yuǎn)大于普通四足機(jī)器人，所以要想實(shí)現(xiàn)大型四足機(jī)器人的穩(wěn)定步行其跨步的速度不宜過(guò)大，因此大型四足機(jī)器人的步行速度必然偏低。4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證我們步態(tài)規(guī)劃理論的正確性，我們?cè)趫D12所示的大型仿生四足機(jī)器人物理樣機(jī)上做了爬行步態(tài)實(shí)驗(yàn)，圖12所示機(jī)器人樣機(jī)的參數(shù)如表3所示。由于在控制中采用絕對(duì)位置矯正的控制方式，所以機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不存在累計(jì)誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的直線步行。5總結(jié)本文主要介紹了直立型的大型四足機(jī)器人的爬行步態(tài)的設(shè)計(jì)過(guò)程，介紹了爬行步態(tài)的步態(tài)原理，分析了基于穩(wěn)定性的步態(tài)規(guī)劃過(guò)程，并通過(guò)虛擬樣機(jī)建模和物理樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了步態(tài)規(guī)劃的正確性。重量的提高即增加了碰撞力的大小，又提高了關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力，而且還對(duì)機(jī)器人材料的強(qiáng)度和剛度提出了更高的要求。所以在將來(lái)的設(shè)計(jì)中我們?cè)谠O(shè)計(jì)上會(huì)盡量減輕四肢的重量而將重量集中到身體內(nèi)部。參考文獻(xiàn) References[1] 陳佳品,程君實(shí),馮萍,等. 四足機(jī)器人對(duì)角小跑步態(tài)的研究[ J ]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 1997, 31 (6) : 18223.[2] Raibert M , Pacing, and Bounding by a Quadruped Robot[J] ．Biomechanics，1990，23(5)：79—98，[3 Lin J N，Song S M．Modeling Gait transition ofQuadrupeds and Their Generalization with CMACNeural Networks[J]．IEEE Transactions on Systern，Man，and Cybernetics，Part C．2002，32(3)：177—189．[4] Abourachid A．A New Way of Analyzing Symmetrical and Asymmetrical Gaits in Quadrupeds[J]．C．R．Biologies，2003(326)，625183
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