四足機器人的變步幅平面步行研究.pdf

1、智能機器人技術隨著人類科技的進步而飛速發(fā)展，有人預言21世紀將是“機器人時代”。如核電站事故等惡劣環(huán)境，人類沒辦法進入現(xiàn)場采取補救措施，此時智能機器人就能發(fā)揮重要作用。輪式、履帶式機器人對復雜環(huán)境的適應能力有限，足式機器人由于使用足端點來支撐身體，因此對復雜環(huán)境的適應性有先天的優(yōu)勢。足式機器人結構和控制系統(tǒng)設計對機器人的性能起著關鍵性作用。
　　在研究總結了一些學者在雙足、四足、六足以及多足機器人結構設計的一些成果的基礎上，開發(fā)出

2、了一種新的四足機器人結構。本文設計了帶有后腳腳掌的四足機器人，在建筑結構損壞的室內空間有更強的運動靈活性。其臂展更長，能夠在必要時提供更佳的穩(wěn)定性。在機器人軀干中設計了一個液壓驅動的關節(jié)，通過和腳掌設計的結合，擴展了機器人的功能。
　　針對足式機器人步行穩(wěn)定性差、能耗高及機械結構沖擊大的問題，提出了基于重心穩(wěn)定的四足機器人變步幅的直線行走算法。以往的機器人步態(tài)設計考慮到了機器人重心速度的均勻性或者由于對角三角形轉換點的存在而只考慮

3、機器人重心的能量穩(wěn)定性，沒有解決重心速度均勻性和能量穩(wěn)定性之間的矛盾。本文通過預測機器人后兩步的運動情況，提前調整機器人步幅，保證了機器人運動過程的穩(wěn)定性。通過對每條腿的運動進行時序規(guī)劃，鎮(zhèn)定時間的設定，既有效解決了對角三角形轉換點的問題，也進一步減少了機器人行走過程中的重心抖動，防止了誤差積累引起偏離設計軌跡的問題。
　　在重心穩(wěn)定的四足機器人變步幅直行算法的基礎上，本文設計了一種能夠依據(jù)步行終點確定圓弧行走過程運行軌跡的方法。

4、機器人行走的軌跡被設定為以某點為圓心的圓弧。設計的變步幅圓弧行走算法使得機器人不需要再在轉變步行狀態(tài)（圓弧行走或直行）時停止運動，而能夠始終保持設定的重心運動速率。即使在圓弧行走過程中，機器人也能夠保證重心軌跡的平滑性和運動速率的均勻性?；谔摂M樣機技術搭建了Adams和MATLAB聯(lián)合仿真程序。在MATLAB/Simulink中依據(jù)算法的實現(xiàn)方法，建立了控制、運動學解算、模型三個模塊。用Stateflow設計了時序控制，由于很多過程只