四足机器人对角小跑中机体翻转分析与姿态控制

作     者：谢惠祥 尚建忠 罗自荣 薛勇 XIE Huixiang;SHANG Jianzhong;LUO Zirong;XUE Yong

作者机构：国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2014年第36卷第6期

页      面：676-682页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家863计划资助项目(2011AA040801) 

主　　题：四足机器人 对角小跑 机体翻转 姿态控制 

摘      要：为了解决四足机器人对角小跑运动中机体绕对角线翻转的问题,在理论分析翻转原因的基础上提出一种简单有效的姿态控制方法.首先建立四足机器人腿结构的运动学模型,通过数值运算与分析,得到机体翻转的根本原因,即支撑腿髋部前摆关节的反作用力矩产生了绕机体对角线的翻转运动.在此基础上,提出利用支撑腿的髋部侧摆关节力矩来平衡机体翻转的姿态控制方法,并分析讨论了姿态控制可能引起的机体侧向运动现象.最后进行动力学仿真试验,发现机器人在不施加姿态控制的情况下很容易失去平衡而翻到;而在应用了提出的姿态控制方法后,机器人能够实现稳定的小跑运动并且保持机体翻转角度在一个较小的范围内稳定波动.仿真试验对比证明了该姿态控制方法能有效控制机体翻转运动并保持机器人动态平衡.