四足機(jī)器人靜態(tài)全方位步行的穩(wěn)定性研究及實(shí)驗(yàn)仿真.pdf

1、多足型機(jī)器人相對(duì)于輪形機(jī)器人有著很高的地形環(huán)境適應(yīng)能力，可以在復(fù)雜地形進(jìn)行全方位的移動(dòng)，因此廣泛應(yīng)用于救災(zāi)，以及工程等領(lǐng)域。四足機(jī)器人又是多足機(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)，靜步態(tài)移動(dòng)方式穩(wěn)定性較好。目前的四足機(jī)器人靜態(tài)全方位步行理論研究中，通過(guò)連續(xù)步態(tài)遷移的方法實(shí)現(xiàn)了四足機(jī)器人在平面上靜態(tài)全方位步行的運(yùn)動(dòng)方式。但是在四足機(jī)器人靜態(tài)全方位步行的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在占空比β=0.75沒(méi)有四腳支持時(shí)間的運(yùn)動(dòng)方式下，在步態(tài)遷移的過(guò)程中，

2、四足機(jī)器人經(jīng)常出現(xiàn)傾倒的現(xiàn)象。 本文基于以前的四足機(jī)器人靜態(tài)全方位理論，進(jìn)行了靜態(tài)全方位步行穩(wěn)定性方面的研究，并根據(jù)不穩(wěn)定因素出現(xiàn)的原因提出了解決方法，具體的研究工作如下： (1)穩(wěn)定性的分析。針對(duì)步態(tài)遷移中出現(xiàn)傾斜這一不穩(wěn)定現(xiàn)象，根據(jù)步態(tài)遷移種類的不同，對(duì)不同的步態(tài)遷移情況的穩(wěn)定性作了詳細(xì)地分析，找出了不穩(wěn)定因素存在的原因。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，在一些步態(tài)遷移種類中瞬間為0，在一些步

3、態(tài)遷移中持續(xù)為0。因?yàn)樗淖銠C(jī)器人的實(shí)際機(jī)構(gòu)和理論的尺寸大小之間存在誤差，所以四足機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中偶然會(huì)出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象，尤其是在步態(tài)遷移中穩(wěn)定裕度持續(xù)為O的時(shí)候。這種傾斜的現(xiàn)象是四足機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中不能出現(xiàn)的，會(huì)大大的影響實(shí)際作業(yè)過(guò)程中的穩(wěn)定性、精密性。 (2)具體的解決辦法。為了保證四足機(jī)器人在靜態(tài)全方位步行的步態(tài)遷移中不出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象，本文第四章，針對(duì)不同的步態(tài)遷移方式，根據(jù)不穩(wěn)定因素出現(xiàn)的原因，提出了保證四足機(jī)器人在靜態(tài)

4、全方位步行的過(guò)程中穩(wěn)定裕度一直大于0的方法，通過(guò)提高占空比大于0.75來(lái)增加四腳支持時(shí)間，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)實(shí)驗(yàn)仿真。本文通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出方法的有效性，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，隨著占空比的提高可以顯著的提高步態(tài)遷移過(guò)程中穩(wěn)定裕度的最小值，并且在綜合性連續(xù)步態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，也可以看到，利用四腳支持時(shí)間，可以穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)全