四足宠物机器狗动态步行规划与仿真.docx

第 29 卷 第 3 期 2014 年 09 月 西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology Vol． 29 No． 3 Sep． 2014 四足宠物机器狗动态步行规划与仿真 权震华 罗 亮 ( 西南科技大学信息工程学院 四川绵阳 621010) 摘要:以四足宠物机器狗爱赛比为研究对象，分析机器狗步行机构组成，建立关节结构模型，根据仿生学原理对四足 机器狗的对角线一致的步态运动进行了分析与规划，利用 Matlab 对步态规划进行了仿真并采用关节控制器验证了 对角线一致的步态运动分析与规划的正确性。步态规划为四足机器人实现高速行走提供了一种可行的方法。 关键词:机器人 四足机器狗 步态规划 对角线一致步态 仿真分析 中图分类号:TM 242． 6 文献标志码:A 文章编号:1671 － 8755(2014)03 － 0064 － 04 Dynamic Walking Gait Planning and Simulation of Quadruped Ｒobotic Dog QUAN Zhen － hua，LUO Liang ( School of Information Engineering，Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010，Sichuan，China) Abstract:In this paper，the research object is i － cybie which is a quadruped pet robotic dog． Firstly，we analyzed the robotic dog walking institution and established the model of joint structure． Secondly，we an- alyzed and planned the robotic dog trot gait according to the principle of bionics． The gait simulation was done in Matlab． The trot gait analysis and planning are correct from joint controller． This article provides a feasible method on the gait of quadruped robot． Key words:Ｒobot; Quadruped robotic dog; Gait planning; Trot gait; Simulation analysis 足式机器人的运动是通过腿( 脚) 的连贯动作 来实现的。按一定规则的腿( 脚) 运动被称为步态。 足式机器人能适应非结构环境，立足点是离散的点， 可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点，能够 在崎岖不平等恶劣状况的路面上行走，多足步行机 器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之 一。四足步行机器人是机器人的一个重要分支，由 于四足机器人比两足步行机器人承载能力强、稳定 性好，同时又比六足、八足步行机器人结构简单。四 足机器人能以动态步行方式实现高速行走，在抢险 救灾、排雷、探险、娱乐及军事等方面均有很好的应 用前景，其研究工作受到各国研究人员的重视。在 四足机器人中，腿部结构是最重要的机构，选择得当 可使机器人机构简单、设计方便，大大简化控制方 案。本文以四足宠物机器狗爱赛比的运动机构为模 型，规划四足机器人的动态步行规则步态后，通过 MATLAB 对机器人对角线一致步态进行了动力学仿 真，得到四足宠物机器狗典型步态关节相关物理量 的变化曲线。通过仿真验证了步态规划的合理性。 1 四足机器狗步态规划 1． 1 机器狗结构分析 四足宠物机器狗的步行机构组成如图 1 所示。 每条腿都有 4 个关节。髋关节、肩关节和膝关节作 为主动关节。肩关节能够在内外方向上摆动，髋关 节和膝关节能够在前后方向上摆动，由直流电机驱 收稿日期:2014 － 04 － 11 基金项目:西南科技大学电气工程示范实习、实训基地项目(12xjjx79) 。 作者简介:权震华(1976—) ，女，讲师，研究方向为信号检测与处理。E － mail:quanzhenhau@ swust． edu． cn 第 3 期 权震华，等:四足宠物机器狗动态步行规划与仿真 65 动，从而能实现腿部的立体动作。基本步态主动关 节可只使用髋关节和膝关节。踝关节作为随动