一种四足机器人平面转弯步行规划.pdf

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1、一种四足机器人平面转弯步行规划李军，刘桉，赵文涛(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)ResearchonTurningMovementPlanningforQuadrupedRobotinTrottingGaitLIJun，LIUAn，ZHA0Wen—tao(SchoolofEectromechanics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：在四足机器人转弯运动中，步行设计的复0引言杂程度与多关节的连续协调问题是影响机器人运动控制与稳定性的一个重要方面。提出了一种改进的转弯运动是机器

2、人步行运动中的一个重要组成四足机器人转弯动作规划方法，将足点轨迹在三维部分，对四足机器人来说实现机身的转向需要多个空间的规划解耦为两个二维空间的规划，并针对关支撑腿共同协调作用，同时要求关节的摆动速度是节摆动的速度不连续问题，将关节摆幅三角函数化，连续的，如果不连续就会使驱动系统产生较大的过进一步研究了该规划方法对转弯半径的影响，并通渡加速度，导致机器人失稳，同时也不利于驱动系统过仿真进行了机器人转弯试验。结果表明，机器人的正常工作。中心轨迹为良好的闭合圆周。四足机器人步行转弯运动国内外已有较多研关键词：四足机器人；转弯步行；运动规划究。KatsuyoshiTsujit

3、a等人研究了机器人对角步中图分类号：TP242行的动态转弯控制，其机器人机体设计为多段冗余文献标识码：A式结构，虽然对协调性要求较低，但是增加了控制的文章编号：1001—2257(2012)l1—0067—05复杂性与不确定性[】；WangXin等人提到了奔跑步Abstract：Thecomplexityofthelegtrajectory态下的转弯运动，机器人膝肘关节设计为直动弹簧，generation，andthecontinuityandsmoothnessof其被动环节的不可控性容易造成机构内力积累与运themotioncoordinationaffectthe

4、motioncontrol动不协调_2]。此外还有提到可实现转弯运动的有日andthelocomotionstabilityinturningbehaviorof本的AIBO狗、墨西哥的四足机器人和上海交通quadrupedrobots．Inthispaper，weproposeanew大学JTUWM机器人_4]、南京航空航天大学的四足improvedstrategytoachievesmoothturningbe—机器人[5]等，这些机器人的转弯步行规划所采用的haviorinsuchawaythatthedesignofthetoe’S方式大都是一种整体性规划，即是

5、通过对已规划好trajectorygenerationinthreedimensionsisdecom—转弯轨迹进行逆运算求解出关节摆动角并实施控posedintotwodesignsintwodimensions．Inaddi—制，但是在三维空间进行足点轨迹设计还是相对复tion，wetransferthegenerationoftheangleampli—杂，因此期望能够将运动规划进行低维度的解耦，同tudetosinusoidfunctionstoachievethecontinuity时期望在运动状态随机变化时(如连续的转弯与直andsmoothofitsspe

6、ed．Furthermore，westudythe行切换)，通过简单的参数控制与调整而不是通过多effectofthismethodonthecircleradiusparame—个轨迹点的连续拟合实现。tersinturningbehaviorinsimulationandthere—面向刚性结构的全方位四足移动机器人，针对sultsshowthattherobotisabletoachievereliable动态对角步行方式下的转弯运动进行规划设计，将turningbehavior．三维空间下的足点轨迹规划解耦为两个二维空间下Keywords：quadrupedro

7、bot；turnninggait；lo—运动规划的叠加，同时针对速度的连续性问题提出comotioncontrol了一种将转弯圆心角速度三角函数化的新的轨迹规收稿日期：2012—06—14基金项目：高等学校博士学科点专项基金(201061102120021)划方法，并通过仿真，对该方法进行了验证。《机械与电子32012(11)·67‘一种四足机器人平面转弯步行规划三个自由度，足点可实现空间任意的运动。对右前1四足机器人腿连杆系统进行运动学分析，其余各腿的参数解算1．1机构构型类似。定义固定坐标系XYZ，原点位于髋关节点四足机器人设计如图1