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题名双足机器人节能步态规划算法
被引量:4
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作者
卢志强
侯媛彬
孟芸
周福娜
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机构
西安科技大学机械工程学院
河南大学计算与信息工程学院
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出处
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2021年第3期540-548,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(U160411125)。
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文摘
为提高双足机器人的步行性能,提出基于五质心倒立摆模型的节能步态规划算法。算法包括步态参数优化算法和步态合成算法。步态参数优化算法允许身体做三维运动,以有限阶傅里叶级数的系数表征特定步长下机器人身体的运动空间。通过离散化这些系数,使运动空间网格化。进而对网格交点进行逆动力学计算,划分出满足允许零力矩点区域要求的种子集合。算法以电机的负荷转矩和角速度的乘积为能耗指标函数,在每个种子的邻域迭代计算。按照最大梯度原则逐次逼近函数极小值,此时的电机角度序列作为对应步长下的解,存入数据库。步态合成算法按照步行距离,规划由起始步、中间步和停止步构成的完整行走轨迹。按照行走步长,从数据库读取腿关节电机的角度序列,并依据双足机器人行走中反馈的零力矩点,对序列进行修改。为验证算法有效性,进行了动态仿真实验和现实环境中双足步行实验。实验结果与固定身体高度或允许身体垂直运动的算法对比,证明步态算法具有明显的节能效果。该算法实现低能耗和高鲁棒性的折中,较好地解决具有高度非线性特征的双足机器人行走问题,为煤矿救援机器人的开发开辟一种新途径。
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关键词
双足机器人
五质心模型
步态规划
零力矩点
空间网格化
梯度逼近
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Keywords
biped robot
five mass model
gait planning
zero moment point
spatial gridding
gradient approximation
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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