四足机器人 2.建模和步态规划

1.建模

四足机器人建模: 运动学建模和动力学建模

四足机器人在运动过程中，与所处环境进行交互作用，为提高机器人运动的稳定性和适应性，需要整体考虑四足机器人的动力学模型、足-地接触模型和步态生成与变换模型。

运动学建模:D-H方法、李代数方法、螺旋理论

动力学建模:拉格朗日方法、牛顿-欧拉方法和汉密尔顿法

运动学建模 D-H参数

连杆序号	杆件长度	关节扭角	关节距离	关节转角(+限位情况)

正运动学解,算出各腿末端空间坐标值

逆运动学解，由各腿末端空间坐标值（机器人需到达目标姿态）算目标D-H参数值，进而控制电机调整。

动力学建模

知道各部分关节受力情况

2.步态规划

四足机器人步态：静步态和动步态

静步态：任何时刻至少有3条腿着地的步态 ,占空比(duty factor) β \beta β > 0.5。 β \beta β ≥ \geq ≥ 0.75为爬行步态(crawl / creep)， β \beta β<0.75为慢走步态(amble)。

动步态：任何时刻最多2条腿着地的步态，占空比(duty factor) β \beta β ≤ \leq ≤ 0.5。 β \beta β < 0.5为存在4条腿同时离地的、具有腾空阶段的飞奔(galllop)步态，当 β \beta β = 0.5时，相应动步态可分为对角小跑(trot)、单侧小跑(pace)和双足跳跃(bound)步态。

这里腿i的占空比 β i \beta_i βi​是该腿处于支撑相的时间与步态周期的比。

连续静步态规划

a.迈步顺序

四足机器人共有6种非奇异静步态迈步顺序，4-2-3-1（下图）为稳定裕度最优的迈步顺序。

在机器人进行摆动足运动过程中，其躯干匀速向前运动，此时机器人的ZMP点与重心的投影点重合。因而使用静态稳定裕度即可准确地衡量机器人稳定性。

b.四足机器人重心轨迹规划

重心轨迹方程 -> 四足支撑阶段躯干轨迹方程 -> 四足运动方程

c.摆动足轨迹规划

四足机器人的摆动足应沿规划的足底运动轨迹准确摆动至期望的落足点，并在其运动过程中避免与地形中的障碍物发生碰撞。

足底运动轨迹 -> 运动学逆解得机器人各关节的运动角度

3.总结

四足机器人运动轨迹方程->重心轨迹方程(质点运动轨迹+躯干姿态调整)->四足运动方程->退一步，获取各足运动序列及下个状态->执行命令（各足切换至下个状态），调用封装好的足端轨迹，输入:1.序列号2.足端目标空间值，插补出足端空间轨迹曲线。

1质心轨迹(+姿态)

2步态选择 固定周期步态/自由步态

3执行机构(行走+姿态)

确定世界坐标系目的点->调整方向->前进(1.选择运动腿2.确定腿端运动轨迹)

吐槽一下,​我的编辑器怎么这么卡啊，真难受，我要用txt写了 ?