基于ODE的四足机器人仿真平台研究.pdf

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1、基于ODE的四足机器人仿真平台研究李满天，李爱镇，郭伟(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)ResearchonSimulationPlatformofQuadrupedRobotBasedonODELIMall—tian．LIAi—zhen．GU0Wei(StateKeyLaboratoryofRobotiesandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)摘要：将虚拟样机搭建定义为两步运算，提出了重要性，逐渐成为机器人设计、调试以及改进过程中利用ODE引擎进行机器人仿真平台

2、设计开发的方不可或缺的一部分。法。设计并实现了的四足机器人仿真平台，在仿真在足球机器人领域，机器人仿真平台，如FIRA平台上进行了四足机器人的步行仿真实验，验证了SIMUROSOT5V5，已经作为一个标准系统供高校基于ODE引擎的机器人仿真平台开发方法的有效学生竞技]。微软的MRDS开发包是Windows下性和简便性。基于Physx物理引擎的机器人仿真平台，已被应用关键词：四足机器人；动力学仿真；开源动力学于移动机器人、水下机器人等的仿真]。JAVA和引擎JAVA3D因为包含了3D和碰撞检测API，亦被用中图分类号：TP242于机器人的3D建模和仿真，但其并未包含完整的文献标识

3、码：A物理引擎_3]。MOBILE软件包则擅长于并行机器文章编号：1001—2257(2012)08—0061—04人系统的模拟，如PARTNER机器人，但它不容易Abstract：Inthispaper，thebuildingprocessof掌握]。ADAMS—Matlab联合仿真是国内最常见virtualprototypeisdefinedtobetWOoperations，的机器人仿真平台，ADAMS可以用于对各种机械andangeneralapproachofdesignanddevelopro—系统进行建模、仿真和分析，具有十分强大的运动学botsimulatorp

4、latformbasedonODEisproposed．和动力学分析功能，而Matlab有简便的控制系统建Quadrupedrobotsimulationplatformisdesigned模平台、强大的计算能力和计算结果的可视化，可在andimplemented，andawalkingsimulationexperi—独立设计、调试、改进机械系统与控制系统后再进行mentisdoneonthissimulationplatform．Thesim—联合仿真调试_5]。ODE(opendynamicsengine)是ulationexperimentindicatetheeffe

5、ctivenessand一个开源的、具有工业品质的刚体动力学仿真库]，simplicityoftheapproachofbuildingarobotsimu—常被用于游戏、驾驶模拟器和虚拟现实仿真中。很lationplatformbasedonODE．多知名的机器人仿真平台都是基于ODE实现的，Keywords：quadrupedrobot；dynamicssimula—如iCub，SimRobot，Webots等]。针对机器人仿真平台灵活性、简洁性和鲁棒性的要求，以ODE引擎tion；ODE为基础，设计了机器人仿真平台。0引言l仿真平台设计1．1ODE引擎在机器人研究开发过程

6、中，利用虚拟现实技术ODE使用3个基本元素来描述机构构件：用于可以在近乎物理世界的层面上，帮助研究人员及时动力学计算的刚体(body)，用于碰撞检测的刚体几地改进机构、进行算法验证，简化并加快了开发进何外形(geom)，描述刚体间约束关系的关节程。实时仿真技术正Et益凸显其在机器人开发中的(joint)。收稿日期：2012一O3一O6基金项目：国家自然科学基金资助项目(61175107)；机器人技术与系body是仿真意义上具有多种所需属性的刚体。统国家重点实验室(哈尔滨工业大学)自主研究课题(SKLR$201006B)所定义的body属性分2大类：本身不变的属性，包《机械与电子

7、》2O12(8)·6】·ODE的四括刚体质量、质心和惯量阵；随刚体运动而变化的属③将body与相应geom相关联，如dGeomSet—性，包括刚体速度、旋转矩阵。Body。geom用于描述刚体的几何外观，是ODE碰撞b．joint集。检测系统的基本单元。geom与body分别描述刚J=∑(C，axis)(2)体的几何属性和动力学属性，将二者结合起来才能每个joint单元的参数分别为初始中心、旋转或完整描述一个仿真构件的全部属性。滑动轴轴向，编程时遍历每个joint单元。算法2：joint为构