基于四腳支持時間的四足機器人斜面靜態(tài)步行研究及實驗仿真.pdf

1、當今人類為擴大自身活動空間,要開發(fā)宇宙,開發(fā)海洋,會在沒有人工道路的環(huán)境中利用機器人代替人類去做比較危險的工作,在這種環(huán)境中不能利用輪式機器人,足式移動機器人對各種復雜地面具有靈活適應性,可以在復雜地形下進行步行運動以及完成運輸任務等,所以廣泛應用于救災以及工程等領域。四足機器人又是足式機器人中最實用的一種,在復雜地面進行移動時,承載能力強、靜步態(tài)移動的穩(wěn)定性較好。目前對四足機器人在斜面的靜步態(tài)研究,研究人員提出了機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,四足機器人運動到支持腳對角線附近出現(xiàn)了穩(wěn)定裕度為0的情況,在實際的運動過程中機器人機體出現(xiàn)了傾倒的現(xiàn)象。
　　 本文對斜面上的步態(tài)方法進行研究,以實現(xiàn)斜面上的快速、連續(xù)、穩(wěn)定的全方位步行為目標,以全方位靜態(tài)步行理論為基礎實現(xiàn)斜面的步行運動,提出機體水平的斜面全方位靜態(tài)步行,并對其穩(wěn)定性進行研究,針對出現(xiàn)的不穩(wěn)定問題,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)境的復雜性,首先進行機體姿勢的選取,然后對斜面各坐標系進行設定,進行斜面腳可動范圍的設定,設定斜面腳的基準位置,以及通過算法計算斜面CFP點的位置。之后進行斜面靜態(tài)步行的步態(tài)規(guī)劃,由旋轉(zhuǎn)中心的位置選取步態(tài),設計各種步態(tài)之間的步態(tài)遷移,實現(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上

4、的判據(jù),本文對Sm穩(wěn)定裕度進行完善,設計斜面Sm穩(wěn)定裕度的計算方法;利用Sm穩(wěn)定裕度對斜面全方位靜態(tài)步行進行穩(wěn)定性分析并提出穩(wěn)定性存在的問題。針對這一不穩(wěn)定的問題,并找出了不穩(wěn)定因素存在的原因,提出通過提高占空比大于0.75來增加四腳支持時間,設計具有四腳支持時間的斜面全方位靜態(tài)步行,并利用四腳支持時間移動四足機器人重心的方法來消除不穩(wěn)定因素,根據(jù)步態(tài)遷移種類的不同,分別給出了移動重心的具體方法。
　　 (3)仿真實驗。本文建立