四足机器人 3.基于虚拟模型的动步态规划方法

(31) 2024-05-21 10:01:01

基于虚拟模型的动步态规划方法

机器人与环境之间的交互作用会对机器人的运动产生重要影响,使用柔顺控制可以使足端与地面保持良好接触,减少冲击、弹跳和滑移,令支撑腿“踩实踩稳”。

柔顺运动控制

a.被动柔顺运动控制 串联弹性元件(弹簧等) 缺点:可以实现机器人的快速动态运动,在低速静态范围表现不佳或者负载能力不大(使用可变刚度驱动器)。
b.主动柔顺运动控制 采用软件控制关节扭矩方法,比如:基于逆动力学的操作空间运动控制、阻抗控制以及虚拟模型控制。

实现对角小跑(Trot)步态( β \beta β = 0.5):

支撑相:建立了作用于躯干质心的虚拟力与对角支撑腿关节扭矩之间的数学关系,通过调整躯干虚拟力的大小控制躯干的高度与姿态,控制机器人前进速度和自转角速度。
摆动相:将机器人侧向速度控制引入到足端轨迹规划中,并通过虚拟的“弹簧-阻尼”元件驱动摆动足沿给定轨迹运动。

即支撑相可以直接控制机器人前进速度和自转角速度

1.确定步态->各腿运行规则e.g.Trot,对角线两条腿同相位控制
2.按照步态时序确定不同的目标相位(支撑相和摆动相)
3.支撑相按式子计算,摆动相多考虑一个提前结束
4.检测目标相位达到之后,进行下一个循环。

A.不同步态以及对应特征
B.支撑相和摆动相的模型
C.判定运动完成(摆动相可能提前结束)

实现具有四足腾空相的对角小跑(flight trot)步态(支撑相 β &lt; 0.5 \beta &lt; 0.5 β<0.5):

THE END

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