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

1、當(dāng)今人類為擴(kuò)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(jī)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(jī)器人,足式移動機(jī)器人對各種復(fù)雜地面具有靈活適應(yīng)性,可以在復(fù)雜地形下進(jìn)行步行運動以及完成運輸任務(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)器人中最實用的一種,在復(fù)雜地面進(jìn)行移動時,承載能力強(qiáng)、靜步態(tài)移動的穩(wěn)定性較好。目前對四足機(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(jī)器人機(jī)體出現(xiàn)了傾倒的現(xiàn)象。
　　 本文對斜面上的步態(tài)方法進(jìn)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(biāo),以全方位靜態(tài)步行理論為基礎(chǔ)實現(xiàn)斜面的步行運動,提出機(jī)體水平的斜面全方位靜態(tài)步行,并對其穩(wěn)定性進(jìn)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(fù)雜性,首先進(jìn)行機(jī)體姿勢的選取,然后對斜面各坐標(biāo)系進(jìn)行設(shè)定,進(jìn)行斜面腳可動范圍的設(shè)定,設(shè)定斜面腳的基準(zhǔn)位置,以及通過算法計算斜面CFP點的位置。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(chǔ)上

4、的判據(jù),本文對Sm穩(wěn)定裕度進(jìn)行完善,設(shè)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(jìn)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(shè)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(jī)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