关键词:
四足机器人
Trot步态
姿态控制
仿真分析
摘要:
目的文章针对Trot步态下的四足机器人构型与运动学、步态与足端轨迹规划、姿态控制等问题展开研究。方法首先,根据足式机器人腿部构型特点,选定具有前肘后膝式的四足机器人,其腿部结构为关节式腿足构型;其次,采用D-H坐标法建立四足机器人运动学,并利用各关节的几何关系采用几何图解法实现从Joint Space到Task Space之间的推导,对足端轨迹的需求进行了分析,采用五次多项式对足端轨迹进行规划;然后,设计了姿态控制策略,通过在4条腿足端与机身之间添加相对位置控制,并使用PI控制器对机身姿态传感器输出的姿态数据修正,与轨迹规划结果结合,通过逆运动学解算,调整4条腿足端与机身之间相对位置以达到控制机身姿态的目的,将其应用在四足机器人的Trot步态行走中。结果为了证明其有效性,采用MATLAB的Simulink进行姿态控制与开环控制的仿真对比,结果显示四足机器人姿态控制策略下行走时的R、P、Y角明显小于开环控制下的R、P、Y角。结论结果表明该姿态控制策略应用在Trot步态中具有可行性,并且大幅提高四足机器人的行走稳定性。