四足機器人的變步幅平面步行研究.pdf

1、智能機器人技術(shù)隨著人類科技的進步而飛速發(fā)展，有人預(yù)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(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)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(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性有先天的優(yōu)勢。足式機器人結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計對機器人的性能起著關(guān)鍵性作用。
　　在研究總結(jié)了一些學(xué)者在雙足、四足、六足以及多足機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些成果的基礎(chǔ)上，開發(fā)出

2、了一種新的四足機器人結(jié)構(gòu)。本文設(shè)計了帶有后腳腳掌的四足機器人，在建筑結(jié)構(gòu)損壞的室內(nèi)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(shè)計了一個液壓驅(qū)動的關(guān)節(jié)，通過和腳掌設(shè)計的結(jié)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(jié)構(gòu)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(shè)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(zhuǎn)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(yù)測機器人后兩步的運動情況，提前調(diào)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(shè)定，既有效解決了對角三角形轉(zhuǎn)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(shè)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(chǔ)上，本文設(shè)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(shè)定為以某點為圓心的圓弧。設(shè)計的變步幅圓弧行走算法使得機器人不需要再在轉(zhuǎn)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(shè)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(shù)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(xué)解算、模型三個模塊。用Stateflow設(shè)計了時序控制，由于很多過程只