基于四腳支持時(shí)間的四足機(jī)器人斜面靜態(tài)步行研究及實(shí)驗(yàn)仿真.pdf

1、當(dāng)今人類為擴(kuò)大自身活動(dòng)空間,要開(kāi)發(fā)宇宙,開(kāi)發(fā)海洋,會(huì)在沒(méi)有人工道路的環(huán)境中利用機(jī)器人代替人類去做比較危險(xiǎn)的工作,在這種環(huán)境中不能利用輪式機(jī)器人,足式移動(dòng)機(jī)器人對(duì)各種復(fù)雜地面具有靈活適應(yīng)性,可以在復(fù)雜地形下進(jìn)行步行運(yùn)動(dòng)以及完成運(yùn)輸任務(wù)等,所以廣泛應(yīng)用于救災(zāi)以及工程等領(lǐng)域。四足機(jī)器人又是足式機(jī)器人中最實(shí)用的一種,在復(fù)雜地面進(jìn)行移動(dòng)時(shí),承載能力強(qiáng)、靜步態(tài)移動(dòng)的穩(wěn)定性較好。目前對(duì)四足機(jī)器人在斜面的靜步態(tài)研究,研究人員提出了機(jī)器人平行于斜面的全方

2、位靜態(tài)全方位步行,但是在這種方法中,四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到支持腳對(duì)角線附近出現(xiàn)了穩(wěn)定裕度為0的情況,在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)器人機(jī)體出現(xiàn)了傾倒的現(xiàn)象。
　　 本文對(duì)斜面上的步態(tài)方法進(jìn)行研究,以實(shí)現(xiàn)斜面上的快速、連續(xù)、穩(wěn)定的全方位步行為目標(biāo),以全方位靜態(tài)步行理論為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)斜面的步行運(yùn)動(dòng),提出機(jī)體水平的斜面全方位靜態(tài)步行,并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究,針對(duì)出現(xiàn)的不穩(wěn)定問(wèn)題,分析原因,提出了解決方法,具體的研究工作如下:
　　 (1)斜面全方位

3、靜態(tài)步行研究?？紤]到斜面行走環(huán)境的復(fù)雜性,首先進(jìn)行機(jī)體姿勢(shì)的選取,然后對(duì)斜面各坐標(biāo)系進(jìn)行設(shè)定,進(jìn)行斜面腳可動(dòng)范圍的設(shè)定,設(shè)定斜面腳的基準(zhǔn)位置,以及通過(guò)算法計(jì)算斜面CFP點(diǎn)的位置。之后進(jìn)行斜面靜態(tài)步行的步態(tài)規(guī)劃,由旋轉(zhuǎn)中心的位置選取步態(tài),設(shè)計(jì)各種步態(tài)之間的步態(tài)遷移,實(shí)現(xiàn)各種步態(tài)之間的步態(tài)遷移及斜面的全方位靜態(tài)步行。
　　 (2)斜面步行中的穩(wěn)定性分析。本文研究所用的穩(wěn)定性判據(jù)為Sm穩(wěn)定裕度,Sm穩(wěn)定裕度的判定方法是定義在斜面基礎(chǔ)上

4、的判據(jù),本文對(duì)Sm穩(wěn)定裕度進(jìn)行完善,設(shè)計(jì)斜面Sm穩(wěn)定裕度的計(jì)算方法;利用Sm穩(wěn)定裕度對(duì)斜面全方位靜態(tài)步行進(jìn)行穩(wěn)定性分析并提出穩(wěn)定性存在的問(wèn)題。針對(duì)這一不穩(wěn)定的問(wèn)題,并找出了不穩(wěn)定因素存在的原因,提出通過(guò)提高占空比大于0.75來(lái)增加四腳支持時(shí)間,設(shè)計(jì)具有四腳支持時(shí)間的斜面全方位靜態(tài)步行,并利用四腳支持時(shí)間移動(dòng)四足機(jī)器人重心的方法來(lái)消除不穩(wěn)定因素,根據(jù)步態(tài)遷移種類的不同,分別給出了移動(dòng)重心的具體方法。
　　 (3)仿真實(shí)驗(yàn)。本文建立