48、机器人运动与系统设计：从足部顺应性到整体架构

机器人运动与系统设计：从足部顺应性到整体架构

足部顺应性对姿势稳定性的影响

步态中的力分布

研究腿部末端力的分布与足部尺寸的关系，能帮助我们理解顺应性足部如何在运动中辅助姿势稳定。以一个简化的人体模型为例，该模型针对身高 1.75 米、体重 75 千克的 50 百分位成年男性。通过人体运动跟踪系统记录步态模式（关节轨迹），并进行运动动画模拟。考虑以约 3.5 千米/小时的典型慢速行走以及右脚的数据，计算身体各点质量的位移、速度和加速度，进而得到惯性力和扭矩，这些都是相关方程中的组成部分。

方程（17）描述了作用在足部的力：
[
\begin{align }
O F_{zri} &= \frac{O y_{le} O F_{z} - h O F_{y} - M B_{x}}{O y_{le} - O y_{ri}}\
O F_{zle} &= O F_{z} - O F_{zri}\
O F_{zfr} &= \frac{O x_{ba} O F_{z} - h O F_{x} + M B_{y}}{O x_{ba} - O x_{fr}}\
O F_{zba} &= O F_{z} - O F_{zfr}
\end{align }
]
其中，$O F_{z}$ 由方程（13）推导得出，$M B_{x}$ 和 $M B_{y}$ 由方程（15）表示。

通过改变 $O y_{le}$、$O y_{ri}$ 以及 $O x_{ba}$、$O x_{fr}$，可以研究足部尺寸与力分布之间的关系。结果表明：
- 足