腿足机器人运动控制原理与仿真实践教程 课件 第5章-四足机器人位置规划方法

四足机器人位置规划方法常见步态运动四足机器人典型步态（1）

步行步态(Walk)四足机器人在步行步态中，至少会有三条腿处于支撑相，四条腿按照左前、右后、左后、右前的顺序依次进入摆动相，如此往复。其在控制过程中，每次只有一条腿抬起，在下一条腿抬起之时摆动腿转换为支持腿。步行步态相较于其他步态速度较低，稳定性较高。（2）

对角小跑步态(Trot)对角小跑步态是一种处于对角线上两只脚同时运行的步态，将对角线上的两条腿看作一组。对角小跑步态相较于其他步态可以减少一定的能量损耗，而且躯干姿态角不会出现特别剧烈的变化，因此对角小跑步态是最常用于四足机器人的步态。对角小跑步态的占空比为0.5，左前，右前，右后，左后的相位差分别为0.5，0，0.5，0。四足机器人典型步态（3）

溜蹄步态(Pace)溜蹄步态将左右两侧四条腿看为两组，同侧腿作为一组相位差为0，异侧腿之间相位差为0.5。溜蹄步态相较于对角小跑步态，运动过程中有明显的单侧力使得四足机器人的起伏较大，稳定性低。因此，溜蹄步态在四足机器人中并不常用。四足机器人典型步态（4）跳跃步态(Bound)跳跃步态将前侧两条腿和后侧两条腿分别看为两组，每一组的两条腿运动规律基本相同。跳跃步态存在四足腾空的现象，属于四足机器人的高动态运动步态，其前后起伏较大，因此其稳定性较差。四足机器人典型步态（5）四足跳跃步态(Pronk)四足跳跃步态将四条腿看为一组，四条腿的运动规律基本一致，也属于四足机器人的高动态步态。四足机器人典型步态（6）

飞奔步态(Gallop)飞奔步态是四足动物运动速度最高的步态，至多只有两只腿同时作为支撑腿，存在单腿支撑和四腿同时处于摆动相的现象，属于不规则步态。四足机器人典型步态步态轨迹设计人走路时足端轨迹？通过研究发现哺乳动物足端的轨迹基本都是圆滑的弧，将其分解为x轴方向和z轴方向的运动轨迹如图所示足端轨迹图5.12（b）足端分解图四足机器人步态解析四足机器人步态轨迹规划四足机器人步态轨迹规划四足机器人步态轨迹控制仿真模型构建四足机器人步态仿真Webots中建立的四足机器人模型与上一章节使用的机器人模型一样，所以不进行过多建模内容的介绍。需要主要一点的在虚拟机中环境中仿真受到显卡等资源进行仿真画面卡断严重时候，可切换为简化模型的四足机器人，同时本章节介绍的控制方法并不需要过高的控制频率，提高仿真的间隔也是可以有效提升仿真速度，比如频率设置timestep为5，即对应于真实四足机器人中控制频率200Hz的实际情况，在一般性能的电脑虚拟机中就可实现连续运动仿真。四足机器人步态程序解析四足机器人步态程序解析四、思考与作业4.1作业：根据提供的仿真demo中trot步态，修改为pace、bound等步态，并通过躯干姿态稳定性、运动速度、足底力等进行步态特点分析。4.2思考与探索：本节机器人步态运动中仅有前后运动，自行探索如何实现机器人的自转运动。足底力计算R=Rotxyz('x',θ0)*Rotxyz('y',θ1)*Rotxyz('y',θ2)ans=

[c1*c2-s1*s2,

0,

c1*s2+c2*s1][c1*s0*s2+c2*s0*s1,

c0,

s0*s1*s2-c1*c2*s