四足機器人靜態(tài)全方位步行的穩(wěn)定性研究及實驗仿真.pdf

1、多足型機器人相對于輪形機器人有著很高的地形環(huán)境適應(yīng)能力，可以在復(fù)雜地形進行全方位的移動，因此廣泛應(yīng)用于救災(zāi)，以及工程等領(lǐng)域。四足機器人又是多足機器人中最實用的一種，在復(fù)雜地面進行移動時，靜步態(tài)移動方式穩(wěn)定性較好。目前的四足機器人靜態(tài)全方位步行理論研究中，通過連續(xù)步態(tài)遷移的方法實現(xiàn)了四足機器人在平面上靜態(tài)全方位步行的運動方式。但是在四足機器人靜態(tài)全方位步行的實驗中，發(fā)現(xiàn)在占空比β=0.75沒有四腳支持時間的運動方式下，在步態(tài)遷移的過程中，

2、四足機器人經(jīng)常出現(xiàn)傾倒的現(xiàn)象。 本文基于以前的四足機器人靜態(tài)全方位理論，進行了靜態(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，對不同的步態(tài)遷移情況的穩(wěn)定性作了詳細地分析，找出了不穩(wěn)定因素存在的原因。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。因為四足機器人的實際機構(gòu)和理論的尺寸大小之間存在誤差，所以四足機器人在運動過程中偶然會出現(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的時候。這種傾斜的現(xiàn)象是四足機器人在實際應(yīng)用中不能出現(xiàn)的，會大大的影響實際作業(yè)過程中的穩(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，提出了保證四足機器人在靜態(tài)

4、全方位步行的過程中穩(wěn)定裕度一直大于0的方法，通過提高占空比大于0.75來增加四腳支持時間，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)實驗仿真。本文通過仿真實驗驗證了所提出方法的有效性，從實驗結(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)換實驗的結(jié)果中，也可以看到，利用四腳支持時間，可以穩(wěn)定的實現(xiàn)全