六足爬行机器人系统设计 最后论文 - 图文(3)

六足爬行机器人控制系统设计

2 六足爬行机器人步态规划

2. 1 仿生学原理与步态生成[17-18]

为满足仿生六足机器人平稳性的要求，六足机器人采用占空系数为1/2（即运动时三足支撑，另三足悬空）的三角步态 。 如图2-1（a）所示，机器人开始运动时，2、4、6三条腿抬起进行向前摆动的姿态准备，另外三条腿1、3、5处于支撑状态，支撑起机器人本体以确保机器人的重心位置始终处于三条支腿所构成的三角形内，使机器人处于稳定状态而不至于摔倒，摆动腿2、4、6抬起向前跨步(如图2-1(b)所示)，支撑腿1、3、5一面支撑机器人本体，一面在舵机的作用下驱动机器人机体向前运动半步长s(如图2-1(c)所示)。在机器人机体移动结束后，摆动腿2、4、6立即放下，呈支撑态，使机器人的重心位置处于2、4、6三腿支撑所构成的三角形稳定区内，同时原来的支撑腿1、3、5抬起并准备向前跨步(如图2-1(d)所示)，当摆动腿1、3、5向前跨步时(如图2-1(e)所示)，支撑腿2、4、6此时一面支撑机器人，一面驱动机器人本体，使机器人机体向前行进半步长s(如图2-1(f)所示)，如此不断循环往复，以实现机器人的向前运动，但是其行进轨迹并不是一条直线，而是z形。

六足仿生机器人步态除了三角步态以外还有一种不常见的六足步态，六足步态和三角步态的主要区别是三角步态中六个足都有竖直和水平两个自由度，而六足步态中只有前腿和后腿能前后移动，中间腿只有竖直方向一个自由度，因此当机器人采用这种步态行走时躯体很难稳定，会有较大幅度的摇摆，不利于机器人的越障。所以这种步态只有少数自由度数较少的机器人才会采用，以实现其基本运动。

图2-1 直线行走时的步态

本文还设计了一种机器人转弯步态，见图2-2。以机体中心为旋转中心的旋转方