六足机器人行走步态的协调控制.pdf.pdf

Mech眦ical&Ⅱ 机电工程2004年第21卷第4期六足机器人行走步态的协调控制韩建海,赵书尚,李济顺(河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003) 摘要:利用光电开关作为六足机器人步态检测传感器,使机器人能够按照三角步态进行行走。介绍了六足机器人三角步态的行走原理、步态调整方法和光电开关的硬件电路。关键词:六足机器人;三角步态;光电开关;步态调整中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:11301—4551(2004)04—0008—03 MovementGaitHarmonyControlforHexapodRobot ,, (SchoolofMechatronicsEngineering,HenanUniversityofScienceandTechnology,l_auya~471003,Ch/na) AbsWact:BymakinguseofinfraredLEDswitchasdetectingsensorforhexapodrobot’movementgait,thetripodgaitmove- ’tpodgait,gaitadjustmentmethod,hardwarecircuitsofinfrared LEDswitchaleexplainedinthepaper. Keywords:hexapodrobot;podgait;infraredLEDswitch;gaitaajustment 1引言六足行走机器人是按照三角步态行走的,每三足为一组。目前,研制的各种六足行走机器人往往采用单个电机驱动六足同时运动,这种方式虽然严格保证了六足行走步态的协调性,但限制动作的灵活性,不能实现转弯运动。采用两个电机分别驱动三足的行走,通过控制两边电机的转速差,可实现转弯运动。足的运动是靠连杆机构实现的,由于连杆机构不可避免的加工误差和电机性能的差异,无法保证机器人左、右足的相位在行走中始终保持不变。当这种相位误差积累到一定值时,会明显感觉到机器人行走的不协调,即出现所谓的步态失调现象。为了纠正这种现象,必须对行走中的状态进行检测, 利用控制策略及时调整电机的运转,纠正这种不正常的步态。 2三角步态行走原理和连杆机构 “六足纲”昆虫(蟑螂、蚂蚁等)步行时,一般不是六足同时直线前进,而是将三对足分成两组,以三角形支架结构交替前行。身体左侧的前、后足及右侧的中足为一组,右侧的前、后足和左侧的中足为另一组,分别组成两个三角形支架。当一组三角形支架中所有的足同时提起时,另一组三角形支架的三只足原地不动,支撑身体,并以中足为支点,前足胫节的肌肉收缩,拉动身体向前,后足胫节的肌肉收缩, 将虫体往前推,因此身体略作以中足为支点的转动, 同时虫体的重心落在另一组”三角形支架”的三足上,然后再重复前一组的动作,相互轮换周而复始。这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来,因为重心总是落在三角支架之内。这就是典型的三角步态行走法,其行走轨迹并非是直线,而是呈”之”字形的曲线前进。 2.