19、家庭四足机器人步态合成与仿生机器鱼游泳模拟研究

家庭四足机器人步态合成与仿生机器鱼游泳模拟研究

家庭四足机器人步态合成

在家庭四足机器人的研究中，步态合成是关键的一环。为了实现机器人的稳定移动，研究人员采用了一系列方法。

首先，通过构建贝塞尔多项式来表示驱动旋转角度与时间的关系。这种方法能够在保持必要精度的同时，实现紧凑的表示。在控制过程中，腿部控制器利用预先计算好的贝塞尔多项式，为驱动控制的每个行程计算角度。而且，多项式的计算复杂度较低，可以在简单的微控制器上实现。

不同步态的配对遵循与步态合成相同的原则。例如，要使用图中所示的周期性步态开始移动，需要使腿部位置与阶段 1 的起始位置一致。为了简化任务，可以引入一个中间状态，比如让机器人四足静止站立。从这个位置开始，将腿部依次转移到阶段 1 的位置，然后设定速度。在行走结束时，需要停止并将腿部移动到中间位置。因此，机器人步态和姿势的耦合也是一组基本运动。

为了验证所提出的步态合成方法，研究人员在模拟器上进行了实验。实验表明，机器人在移动时具有可接受的稳定性。在实验中，形成步态所需的基本运动集是手动形成的。每个基本运动由足部参考点运动的起点和终点的坐标设定，这些坐标是相对于腿部起点计算的。运动过程中角度变化函数的形成使用特定方程计算，计算出的驱动角度随时间变化的依赖关系以贝塞尔多项式系数的形式记录在步态库中。在模拟步态时，使用 SSM 准则计算基本运动的稳定性。脚步生成器设定驱动角度的变化函数并在时间上进行同步，计算出驱动角度后将其发送到机器人模拟器。

以下是家庭四足机器人步态合成的主要步骤：
1. 构建贝塞尔多项式 ：根据驱动旋转角度与时间的关系构建多项式。
2.