四足機器人 2.模組化和步态規劃

1.模組化

四足機器人模組化: 運動學模組化和動力學模組化

四足機器人在運動過程中，與所處環境進行互動作用，為提高機器人運動的穩定性和适應性，需要整體考慮四足機器人的動力學模型、足-地接觸模型和步态生成與變換模型。

運動學模組化:D-H方法、李代數方法、螺旋理論

動力學模組化:拉格朗日方法、牛頓-歐拉方法和漢密爾頓法

運動學模組化 D-H參數

連杆序号	杆件長度	關節扭角	關節距離	關節轉角(+限位情況)

正運動學解,算出各腿末端空間坐标值

逆運動學解，由各腿末端空間坐标值（機器人需到達目标姿态）算目标D-H參數值，進而控制電機調整。

動力學模組化

知道各部分關節受力情況

2.步态規劃

四足機器人步态：靜步态和動步态

靜步态：任何時刻至少有3條腿着地的步态 ,占空比(duty factor) β \beta β > 0.5。 β \beta β ≥ \geq ≥ 0.75為爬行步态(crawl / creep)， β \beta β<0.75為慢走步态(amble)。

動步态：任何時刻最多2條腿着地的步态，占空比(duty factor) β \beta β ≤ \leq ≤ 0.5。 β \beta β < 0.5為存在4條腿同時離地的、具有騰空階段的飛奔(galllop)步态，當 β \beta β = 0.5時，相應動步态可分為對角小跑(trot)、單側小跑(pace)和雙足跳躍(bound)步态。

這裡腿i的占空比 β i \beta_i βi​是該腿處于支撐相的時間與步态周期的比。

連續靜步态規劃

a.邁步順序

四足機器人共有6種非奇異靜步态邁步順序，4-2-3-1（下圖）為穩定裕度最優的邁步順序。

在機器人進行擺動足運動過程中，其軀幹勻速向前運動，此時機器人的ZMP點與重心的投影點重合。因而使用靜态穩定裕度即可準确地衡量機器人穩定性。

b.四足機器人重心軌迹規劃

重心軌迹方程 -> 四足支撐階段軀幹軌迹方程 -> 四足運動方程

c.擺動足軌迹規劃

四足機器人的擺動足應沿規劃的足底運動軌迹準确擺動至期望的落足點，并在其運動過程中避免與地形中的障礙物發生碰撞。

足底運動軌迹 -> 運動學逆解得機器人各關節的運動角度

3.總結

四足機器人運動軌迹方程->重心軌迹方程(質點運動軌迹+軀幹姿态調整)->四足運動方程->退一步，擷取各足運動序列及下個狀态->執行指令（各足切換至下個狀态），調用封裝好的足端軌迹，輸入:1.序列号2.足端目标空間值，插補出足端空間軌迹曲線。

1質心軌迹(+姿态)

2步态選擇 固定周期步态/自由步态

3執行機構(行走+姿态)

确定世界坐标系目的點->調整方向->前進(1.選擇運動腿2.确定腿端運動軌迹)

吐槽一下,​我的編輯器怎麼這麼卡啊，真難受，我要用txt寫了 ?