理论教育 壁虎机器人运动步态规划探究

壁虎机器人运动步态规划探究

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:仿壁虎机器人在以三角步态进行黏附运动时,运动过程中任何时候都至少有三条腿处于支撑相,运动稳定性较好,但速度较慢。为了保证落腿时的脚掌与接触面的黏附面积、提高法向黏附力,可适当调节落腿角度以增加脚掌与目标面碰撞时的碰撞预压力,本书规划了如下两种运动步态。以左后腿为例,分别控制3个主动关节及脚趾外翻内合的四个舵机旋转角度变化曲线如图8.8所示。图8.8对角步态的仿壁虎机器人左后腿各关节转动角度

壁虎机器人运动步态规划探究

仿壁虎机器人在以三角步态进行黏附运动时,运动过程中任何时候都至少有三条腿处于支撑相,运动稳定性较好,但速度较慢。而在以对角步态运动的黏附运动过程中速度较快,但稳定性略有欠缺。为了保证落腿时的脚掌与接触面的黏附面积、提高法向黏附力,可适当调节落腿角度以增加脚掌与目标面碰撞时的碰撞预压力,本书规划了如下两种运动步态。

仿壁虎机器人一个周期的三角步态具体过程为:(a)初始状态为机器人四条腿均与负表面接触黏附,脚趾状态为状态B;(b)右前脚掌的脚趾向上卷起,抬腿的同时使右前腿向前移动一个步距并将脚趾恢复至状态B;(c)机器人各关节共同调节提高机身重心;(d)为保证落腿脚掌与负表面间的接触面积较大,右前腿快速拍向目标面并调节关节角度对脚掌施加一定的预压力,再调整机器人姿态使其与负表面平行;(e)右后脚掌的脚趾向上卷起,抬腿的同时使右后腿向前移动一个步距并将脚趾恢复至状态B;(f)机器人各关节共同调节提高机身重心,同时使机身向前移动一个步距;(g)右后腿快速拍向目标面并调节关节角度对脚掌施加一定的预压力,再调整机器人姿态使其与负表面平行。另外两条腿的运动过程与前面一致,以左前腿为例,分别控制3个主动关节及脚趾外翻内合的四个舵机旋转角度变化曲线如图8.7所示。

图8.7 三角步态的仿壁虎机器人左前腿各关节转动角度(www.daowen.com)

仿壁虎机器人一个周期的对角步态具体过程为:(a)初始状态为左后腿与右前腿处于支撑相,左前腿与右后腿处于摆动相,且脚趾均处于状态B,机器人机身为向前移动一个步距;(b)四条腿关节转动提高机器人重心;(c)左前腿与右后腿快速拍向负表面并调节关节角度对脚掌施加一定的预压力,调整机器人姿态使其与负表面平行;(d)左后腿与右前腿脚掌的脚趾向上卷起,左后腿与右前腿抬腿,同时机器人机身向前移动一个步距,移动时舵机转动使被卷起的脚趾恢复到状态B;(e)调整机器人姿态使其与负表面平行;(f)左后腿与右前腿快速拍向目标面并通过关节变化对脚掌施加一定的预压力,再调整机器人姿态使其与负表面平行;(g)左前腿与右后腿脚掌的脚趾向上卷起,左前腿与右后腿抬腿,同时机器人机身向前移动一个步距,移动时脚趾恢复到状态B。以左后腿为例,分别控制3个主动关节及脚趾外翻内合的四个舵机旋转角度变化曲线如图8.8所示。

图8.8 对角步态的仿壁虎机器人左后腿各关节转动角度

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