2011哈工大继续教育知识更新培训机械工程专业课程作业一

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1、2011哈工大继续教育知识更新培训机械工程专业课程作业一1.四足步行中，为什么说“间歇式小跑步态具有容易控制的特点”？答：以占空比为0.5的小跑步态为基准，取更大的占空比为0.5~1的步态，各脚的相对位相与小跑步态完全相同，来考虑只让占空比变化的步态。即为对角线上的两脚总是同时抬起同时落脚、其游脚时间对应的占空比将变短的步态。两对脚间的位相差没有改变还是0.5，小跑步态的2拍节奏变成了间歇式进行。所以，将其称为“间歇小跑步态”。该步态具有容易控制的优点。2.小跑、蹓蹄、跳跃三种步态中，使机器人可达实用化程度的最适步态是哪种？并解释

2、为什么？答：小跑步态是使机器人可达实用化程度的最适步态。小跑步态在慢行时步态也是接近2拍，几乎与爬行步态相同，但占空比小于0.75，再快一些踏踏地走时为完整的2拍。占空比小的步态更适合于快速步行。而且当占空比小于0.75时支撑脚相对于躯干的速度要要比游脚速度大，步行速度取决于支撑脚以多快的速度向后蹬腿。3.强化学习方法的特点、基本思想及其构成要素各是什么？答：强化学习的最大特点是完全不需要关于环境与机器人自身的先验知识信息的学习方法。机器人一边感知当前环境的状态，一边行动。根据状态和行动，环境迁移到新的状态，相应于新的状态的“奖惩

3、”报酬信息返还给机器人。机器人根据“报酬”信息决定下一个行动。强化学习对于为实现自律运动的智能体来说是非常重要的。其意义在于很大程度上复杂问题求解的可能性将依赖于这种方法。构成要素：(1).策略（Policy）(2).报酬函数（Rewardfunction）(3).价值函数（Valuefunction）(4).环境的模型（model）4.简要回答：阶层型进化算法中EP层的操作过程是什么？答：阶层型进化算法的操作过程——InEPLayer：(1).Initialization——GA层、EP层得个体群被生成。(2).EP-Mutat

4、ion（EP层得遗传操作器）——生成新的候补解个体。(3).EP-Evaluation——对EP层得各个体得适应度进行评价。(4).EP-Selection——下一代的EP层个体群被选择。(5).Transfer-Configuration——由EP层向GA层传送适应度好的个体。由以上四个操作，EP层个体群得到进一步地进化。生成更好的中间姿势，如此进行下去。被生成的中间姿势通过该操作被转写给GA层，使GA层得个体发生变化。5.解释双足步行、四足步行的稳定性答：双足步行：可以通过支撑脚的踝关节力矩控制ZMP。例如：在使角动量减小的方

5、向加强踝关节力矩，则ZMP向脚尖移动，脚尖支撑、脚跟抬起。振动及残余振动是工业机器人运动时存在的大问题。由上述讨论可知：步行机器人是杆件和有弹性的关节部逐个链接在一起的。因此，步行机器人在高速步行情况下同样产生振动问题，而且着地冲击力还会激励振动。所以：为避免振动现象，尽可能减小着地冲击力，采用腰部上下动作幅度脚下的步行样本，以及在脚的底部导入粘弹性原件的方法来减小和解决振动问题。根据足底的力学平衡方程可以得到姿态稳定判据为：ZMP必须时刻落在支撑凸边形内部。四足步行稳定分为静态稳定性和动态稳定性。静态稳定性：总能保证有三只脚支撑

6、成为步行稳定性判定的指标称为“静态稳定性”；动态稳定性：不陷入不能步行的状态，可以继续步行下去。四足步行常见步态分为动物爬行步态和小跑步态、波动步态、间歇小跑步态。乌龟的四足爬行步态时，有三只脚同时落地，重心落在三只脚所形成的区域内，静态稳定性很好。小跑步态时，步行时瞬间两脚着地，重心落在两脚连线的投影区域内，但不是一定保持其重心在该区域内。尽管不是静态稳定，但仍能稳定的持续步行。溜蹄跑步态重心在两脚的连线面积之外，不是静态稳定，但可以持续的步行。波动步态在占空比一定的步态中，这种步态具有最大的纵向稳定裕度。间歇小跑步态以小跑步态

7、为基准，步行时瞬间两脚着地，重心落在两脚连线的投影区域内，但不是一定保持其重心在该区域内。尽管不是静态稳定，但仍能稳定的持续步行。6.四足步行步态的用途？答：a.移动脚步的一种特定的方式或样板;b.通过用不同的节奏抬脚向前行进的步法，如慢跑、快步走或行走;c.步调，行进步伐的速度或方式。四足步行机器人既能以静态步行方式实现不平地面及复杂地形上的行走，又能以动态步行方式实现高速行走，在抢险救灾，排雷，探险及军事等许多方面有很好的应用前景