小型仿人機器人的設(shè)計及步態(tài)規(guī)劃
3.2 根據(jù)周期比例利用通用軟件規(guī)劃步態(tài)
由圖3可知,在一個完整的步態(tài)周期里包括2個雙支撐和2個單支撐時間,設(shè)置雙支撐占周期的20%,單支撐占周期的80%。對于單腿來說,整個周期里只有一個擺動周期,占周期的40%,支撐周期由一個單支撐和兩個雙支撐組成。占周期的60%。兩條腿的髖關(guān)節(jié)角度必須滿足式(1),才能保持行走時身體平衡。
式中,r為髖關(guān)節(jié)的相關(guān)系數(shù),n為自由度,xi和yi分別是人類和機器人在第i次運動的髖關(guān)節(jié)角度,x和y分別是人類和機器人在一個周期內(nèi)髖關(guān)節(jié)運動角度的平均值。根據(jù)式(1)利用目前通用的機器人行為編輯軟件進行步態(tài)規(guī)劃,規(guī)劃結(jié)果如圖4所示。
根據(jù)圖4所示的步態(tài)規(guī)劃與仿真圖對所設(shè)計的機器人進行行走試驗。試驗結(jié)果表明,機器人在行走之前要有立正的準備姿勢,使其重心與身體所在平面與地面垂直,通過調(diào)整膝關(guān)節(jié)角度實現(xiàn)機器人的穩(wěn)定行走,證明了該算法可行。
4 結(jié)論
設(shè)計了一款結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀的小型雙足機器人本體,機器人共18個自由度,每條腿6個,每條臂3個,可用作科學(xué)研究平臺,也可用于機器人比賽。使用行為編輯軟件步態(tài)規(guī)劃所設(shè)計的機器人,所規(guī)劃的步態(tài)模式具有軌跡可達性和運動可控性,反映一種連續(xù)穩(wěn)定的自然行走模式。仿人模式的步態(tài)規(guī)劃方法從模仿人的角度很好反映擬人體生物機械的高效步行機理。采用模糊控制和專家控制理論,以步態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)為輸入,非時間參考量軌跡的修正量為輸出,涮節(jié)機器人的瞬時步行速度和雙腳著地的周期比例,在線實時修正步態(tài),機器人可在不改變空間運動路徑的情況下實現(xiàn)動態(tài)穩(wěn)定步行。
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