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一种粗糙地形下四足仿生机器人的柔顺步态生成方法

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【作者】 鄂明成刘虎张秀丽付成龙马宏绪

【Author】 E Mingcheng;LIU Hu;ZHANG Xiuli;FU Chenglong;MA Hongxu;School of Mechanical, Electronic and Control Engineering, Beijing Jiaotong University;Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University;College of Mechatronic Engineering and Automation, National University of Defense Technology;

【机构】 北京交通大学机械与电子控制工程学院清华大学机械工程系国防科学技术大学机电工程与自动化学院

【摘要】 传统以刚体动力学为基础的四足机器人运动控制方法对地形误差敏感,无法适应粗糙复杂地形,因此提出一种基于虚拟模型的运动控制方法用于实现四足机器人在粗糙地形下的行走.建立了以足底接触力为约束的高层步行任务和底层运动控制的映射关系.采用弹簧-阻尼-质量虚拟模型对四足机器人进行建模,将四足机器人的步行任务用一系列作用于机体质心的虚拟力去表征,基于各足等效力矩平衡的原则,将笛卡儿空间的虚拟力矢量分配到各支撑足,利用雅可比矩阵把足端力矢量转换为机器人关节空间的关节转矩.针对崎岖的空间3维粗糙地形,建立了机器人躯干姿态与地形的关联参数,通过调整躯干姿态有效扩大了机器人对粗糙地形的适应程度.运动仿真结果表明,机器人可以实现粗糙地形下稳定连续的行走,足底接触力平稳、无冲击,证明了该柔顺步态生成方法的合理性和有效性.

【基金】 国家863计划资助项目(2011AA040801);国家自然科学基金资助项目(61375099);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2012JBM088)
【所属期刊栏目】 论文与报告 (2014年05期)
  • 【DOI】10.13973/j.cnki.robot.2014.0584
  • 【分类号】TP242
  • 【被引频次】17
  • 【下载频次】516
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