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《四足机器人结构柔顺化设计与性能评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、ArtificialIntelligenceandRoboticsResearch人工智能与机器人研究,2013,2,1-9http://dx.doi.org/10.12677/airr.2013.21001PublishedOnlineFebruary2013(http://www.hanspub.org/journal/airr.html)DesignandEvaluationoftheCompliantStructurefora*QuadrupedRobot#DongdongLi,Xiul
2、iZhang,KunlingZhou,JiaqingGongSchoolofMechanical,ElectronicandControlEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing#Email:zhangxl@bjtu.edu.cnthththReceived:Dec.17,2012;revised:Jan.10,2013;accepted:Jan.17,2013Abstract:Itcancauselargegroundimpactforcean
3、dposturalinstabilitywhenarigidquadrupedrobotwalksontheground.Toimprovewalkingperformances,abio-inspiredcompliantstructurewasdesignedforaquadrupedrobot,whichfeaturesfourelasticlegsandtwoflexiblewaistjoints.Theelasticlegsarecomposedofalinearslidingpair
4、con-strainedbycompressionspringattheendofeachleg.Theflexiblewaistisconstitutedwithtworotatingjointsinrollandyaw,whichareconstrainedbytorsionsprings.Acenterpatterngenerator(CPG)modelwasestablished,usedasthetrajectoryplanneroftherobot.Mechanicalanalysi
5、sandphyscialexperimentswerecombinedtodeterminethestiffnessofallthesprings.Comparativeexperimentsshowthattheelasticlegscaneffectivelyreducethegroundimpactforceandtheflexiblewaistcandecreasetheswingofthebody,whichcontributetoachievehigherposturalstabil
6、itywhenthequadrupedrobotwalksontheground.Keywords:QuadrupedRobot;CompliantStructure;DynamicWalking;CentralPatternGenerator*四足机器人结构柔顺化设计与性能评价#李冬冬，张秀丽，周坤玲，龚加庆北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京#Email:zhangxl@bjtu.edu.cn收稿日期：2012年12月17日；修回日期：2013年1月10日；录用日期：2013年1月17日
7、摘要：针对刚性四足机器人动态行走时的躯体姿态不平稳和地面冲击力大等问题，通过借鉴哺乳类四足动物的躯体结构，提出了一种以局部被动自由度为特征的四足机器人柔顺化结构，即，在刚性四足机器人腿部末端添加由压簧约束的直线移动副构成弹性腿部，在腰部添加由扭簧约束的横滚、偏转两个方向的转动副，形成柔性腰部。采用中枢模式发生器(CPG)方法建立了四足机器人的轨迹控制模型，结合力学分析和样机试验确定柔顺结构各个弹性自由度的刚度系数。物理样机运动实验表明，柔顺结构能够有效的降低四足机器人行走时的地面冲击力，减小躯干
8、姿态变化程度，从而提高机器人行走的平稳性。关键词：四足机器人；柔顺结构；动态运动；中枢模式发生器1.引言件通过转动副或移动副构成机器人的机械本体。这类刚性机器人能通过增加腿部自由度数目以及复杂的四足机器人的躯体多为刚性结构，即多个刚性杆运动规划来实现足端的灵活运动，适应复杂地形。机*基金项目：国家自然科学基金“基于生物感知–运动融合机理的机器人自适应运动控制研究”No.50905012；国家863主题项目“高器人运动控制技术的发展趋势表明，四足机器人的运性能四足仿生机器人原型系统研究”No.20
