基于柔性步行路径的双足步行机器人步态参数分析

摘要：

建立机器人-步行路径间的刚柔耦合模型,分析路径参数对机器人步态参数的影响规律.首先,采用基于自然零力矩点(ZMP)轨迹的步态规划方法,通过给定参考ZMP轨迹获取机器人质心轨迹,插值得到机器人在刚性路径下的步态:其次,基于Pasternak地基模型,在ANSYS中建立公路的多层柔性模型,导入ADAMS中与机器人多刚体模型耦合.通过3组柔性参数与理想刚性路面假设下的步行仿真,分析地面的柔性参数对机器人质心与ZMP轨迹、关节驱动力矩等参数的影响.研究结果表明:机器人在柔性地基公路上步行时质心高度比较稳定,波动小于2.6％,质心沿前进方向移动距离接近预期规划的步行距离,比刚性路径假设下的步行效率高;驱动力矩变化趋势与刚性路径变化趋势基本一致,其中支撑腿相应关节的驱动力矩突变峰值减少8.3％～33.4％,关节运动更平稳;足底接触力较刚性路径波动范围增大7.2％～16.7％,地面对机器人的冲击减少约8.0％.在自然柔性地面环境中,双足步行机器人的步态效率更高,运动更平稳.

关键词：双足步行机器人、步态规划、柔性路径、Pasternak模型、刚一柔耦合

所属期刊栏目：45

分类号：TM8;TM113(高电压技术)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51175383Project 51175383 supported by National Natural Science Foundation of China

在线出版日期：2015-01-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：3443-3449