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1、机械设计与制造第7期-166-MachineryDesign&Manufacture2008年7月文章编号:1001-3997(2008)07-0166-03被动步行机器人稳定性能研究综述倪修华陈维山刘军考(哈尔滨工业大学,哈尔滨150001)Areviewontheresearchofpassivedynamicwalker’sstabilityNIXiu-hua,CHENWei-shan,LIUJun-kao(HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)"!!!!!!!
2、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!【摘要】介绍了被动步行机器人工作原理,并针对其稳定性能较差的缺点对稳定性判别及抗扰!!!!动能力计算通常采用的方法进行综述,归纳出从生物力学研究成果中获取灵感以提高其稳定性能的方法。!!!!关键词:被动步行;稳定性;吸引盆!!!!【Abstract】Theworkingprincipleofthepassivedynamicwalkerispresentedatfirst.Thenthispaper!!!!presen
3、tsareviewfocusingonresearchofthestabilitydiscriminationanddisturbancerejectionanalysis.At!!!!lastsomeeffectivewaysinspiredfrombiomechanicstoimprovestabilityarepresented.!!!!Keywords:Passivedynamicwalker;Stability;Basinofattraction!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
4、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"中图分类号:TH16,TP24文献标识码:A1引言支撑足离地摆动直到右下图中摆动足再次与地面发生碰撞所形成的一整步的状态分解图。以某公司研制的双足机器人Asimo为代表的传统双足机器人由于其在非结构化环境中所具有的移动能力而受到广大学者的广泛关注,它是基于ZMP(ZeroMomentPoint)的轨迹规划控制方法实时监测机器人当前状态并控制电机做功的传统机器人,但是对人体腿部肌电信号的检测结果表明整个步态周期中肌肉大多数时间是处于非工作状态[1],所以传统双足机器人步行
5、时的力学特性上并不具有与人类的相似性。但是Mcgeer[2]提出并研制的双足被动步行机器人却具有这一相似性,他研制的无膝双足被动步行机器人,如图1所示,随后在此基础上又研制了有膝被动步行机器人,如图2所示。被动机器人是在无主动驱动和控制的情况下,利用自身的动力学特性仅依靠重力沿下坡行走。图1无膝被动步行机器人图2有膝被动步行机器人如图1所示,机器人可以简化为两杆铰接机构,如图3所示Fig.1PassivedynamicwalkerFig.2Passivedynamicwalker给出了机器人从左上图的摆动足与地面碰撞后变成
6、支撑足。原withoutkneeswithknees*来稿日期:2007-10-15$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$4结束语描述的增量式PID控制及PLC系统能完全满足汽车外饰厂的冷冻水供应要求,并且具有控制稳定、功能完善、易于操作等特点。经过现场调试证明:首先,膨胀水箱水位波动能控制在5mm以内,超出了预先设定的10mm的精度范围;其次,基于触摸屏控制的中央控制柜能非常方面的进行参数设定,使整个系统处于非常稳定的状态。参考文献1王枫.基于PLC的变频器液位控制
7、设计.科技咨询导报,20072李亚平.应用PLC模糊控制实现变频调速恒压供水.工矿自动化,2007图5水位变化泵转速度变化的模拟图3姜丽.PLC在供水系统中的应用.微计算机信息,2004第7期倪修华等:被动步行机器人稳定性能研究综述-167-因此一步可以分解为摆动足的摆动过程和摆动足与地面的采用Newton-Raphson方法通过迭代搜索参数空间获得不碰撞过程,摆动过程是一个双摆运动,若忽略摆动过程中的摩擦动点,相对应的周期解为极限环。等能量消耗,该过程中是机械能守恒的,1而碰撞过程损失的较但是被动步行机器人在实际环境中不
8、可避免的存在扰多的能量由斜坡所产生的重力势能进行补偿。动,在小扰动的情况下机器人能否抑制并使其逐渐接近周期解也是一个必须考虑的问题。Mcgeer采用step-to-step方程的雅可比矩阵特征值向量对周期解稳定性进行判别,如果所有特征值向量在复平面内都处于单位圆内,则认为机器人对于局部的小扰动具有渐近稳
