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本文结合黑龙江省科技攻关重点项目“多运动方式四足移动仿生机器人”,对该机器人进行运动学建模和平地稳定行走的步态规划。
步态规划是本文所讨论的重点。针对本文设定的步态假定,对比研究了基于假定范畴的所有可能步态,在保证稳定的条件下从耗能、效率、运动空间几个方面论证稳定行走的最佳步态。然后在运动空间的约束下,讨论其对应的初始位姿。静态稳定步态是稳定行走的最基本步态,为谋求更大的稳定裕度,先规划固定重心点的静态步态,在此基础上再规划随动静态步态以改善运动的平滑性。为了解决能在不同方向上行走的问题,又规划了零半径转弯步态。同时讨论了稳定裕度和运动参数、结构参数之间的关系,并给出以上两种步态的稳定裕度。
为了进一步提高机器人的运动速度,引出ZMP动态稳定理论。规划了固定ZMP和随动ZMP两种动态稳定步态,仿真表明,随动ZMP的动态稳定步态相对固定ZMP的动态稳定步态的运动参数较好,轨迹更平滑,速度变化范围较小。