小型仿人機(jī)器人的設(shè)計(jì)及步態(tài)規(guī)劃

3．2 根據(jù)周期比例利用通用軟件規(guī)劃步態(tài)
由圖3可知，在一個(gè)完整的步態(tài)周期里包括2個(gè)雙支撐和2個(gè)單支撐時(shí)間，設(shè)置雙支撐占周期的20％，單支撐占周期的80％。對(duì)于單腿來說，整個(gè)周期里只有一個(gè)擺動(dòng)周期，占周期的40％，支撐周期由一個(gè)單支撐和兩個(gè)雙支撐組成。占周期的60％。兩條腿的髖關(guān)節(jié)角度必須滿足式(1)，才能保持行走時(shí)身體平衡。

式中，r為髖關(guān)節(jié)的相關(guān)系數(shù)，n為自由度，xi和yi分別是人類和機(jī)器人在第i次運(yùn)動(dòng)的髖關(guān)節(jié)角度，x和y分別是人類和機(jī)器人在一個(gè)周期內(nèi)髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的平均值。根據(jù)式(1)利用目前通用的機(jī)器人行為編輯軟件進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃，規(guī)劃結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)圖4所示的步態(tài)規(guī)劃與仿真圖對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行行走試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)器人在行走之前要有立正的準(zhǔn)備姿勢(shì)，使其重心與身體所在平面與地面垂直，通過調(diào)整膝關(guān)節(jié)角度實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的穩(wěn)定行走，證明了該算法可行。

4 結(jié)論
設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀的小型雙足機(jī)器人本體，機(jī)器人共18個(gè)自由度，每條腿6個(gè)，每條臂3個(gè)，可用作科學(xué)研究平臺(tái)，也可用于機(jī)器人比賽。使用行為編輯軟件步態(tài)規(guī)劃所設(shè)計(jì)的機(jī)器人，所規(guī)劃的步態(tài)模式具有軌跡可達(dá)性和運(yùn)動(dòng)可控性，反映一種連續(xù)穩(wěn)定的自然行走模式。仿人模式的步態(tài)規(guī)劃方法從模仿人的角度很好反映擬人體生物機(jī)械的高效步行機(jī)理。采用模糊控制和專家控制理論，以步態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)為輸入，非時(shí)間參考量軌跡的修正量為輸出，涮節(jié)機(jī)器人的瞬時(shí)步行速度和雙腳著地的周期比例，在線實(shí)時(shí)修正步態(tài)，機(jī)器人可在不改變空間運(yùn)動(dòng)路徑的情況下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定步行。