理论教育 腿部运动的规划优化:有效方法分享

腿部运动的规划优化:有效方法分享

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:结合参数βc和Oi可以在Wi、Ri中分离出第i条腿根部在支撑相时于x和y方向上的位移量Gi、Hi。最后把每条腿对应关节支撑相和摆动相的转角变量进行组合,就得到每条腿对应关节在整个周期内的转角变量。通过以上运动规划流程,最终可得到机器人4条腿12个关节在整个周期内的转角变量,其规划结果可用于机器人在虚拟环境下的运动仿真和真实环境下的运动控制。

腿部运动的规划优化:有效方法分享

为适应不同的运动表面,壁虎在爬行过程往往需要改变步态,比如在地面和墙面时多采用对角步态,在天花板时多采用三角步态,这样在保证整个运动过程稳定性的同时,又提高了运动效率。原有的步态规划方法往往只针对一种步态,适用面较窄。

对每条腿单独规划,分别设定偏移量Oi,即在整个周期中第i条腿支撑相开始时刻数值与整个周期数值的比值,结合统一的占空比参数βc就能规划出多种类型的步态。

得出有关身体运动轨迹的两个变量S和Z后,可以完全确定机器人身体在任意时刻的姿态,所以可以很容易得到每条腿与身体的结合点,即第i条腿根部,在x和y方向的位移量Wi、Ri

结合参数βc和Oi可以在Wi、Ri中分离出第i条腿根部在支撑相时于x和y方向上的位移量Gi、Hi

第i条腿在支撑相时两个关节的转角变量Ui、Ii

其中,,l1、l2分别为连杆L1、连杆L2长度,Ui(t)为第i条腿A点处在支撑相内t时刻的关节转角,Ii(t)为第i条腿B点处在支撑相内t时刻的关节转角。(www.daowen.com)

对于每条腿两个关节处于摆动相时的转角,由于此时腿部运动系统为开环机构,所以只需对相应关节支撑相结束角度到支撑相开始角度进行简单的余弦插补,公式如下:

其中,Pij(ts)为第i条腿处于支撑相开始时刻第j关节的转角,Pij(te)为第i条腿处于支撑相结束时刻第j关节的转角,t′f为摆动相所占时间,Kij(t)为第i条腿第j关节在摆动相内t时刻的转角。

最后把每条腿对应关节支撑相和摆动相的转角变量进行组合,就得到每条腿对应关节在整个周期内的转角变量。

对于抬腿关节,即1号舵机控制的关节,设定其抬腿的时间Tt和抬腿角度Bt利用余弦插补公式可以很容易得到周期内的转角变量Vt

通过以上运动规划流程,最终可得到机器人4条腿12个关节在整个周期内的转角变量,其规划结果可用于机器人在虚拟环境下的运动仿真和真实环境下的运动控制。

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