12、六足机器人多体逆动力学建模与性能分析

六足机器人多体逆动力学建模与性能分析

1. 逆动力学分析概述

在对六足机器人的研究中，逆动力学分析是重要的一环。通过计算机模拟测试所开发的动力学模型性能，需要额外的输入参数，具体如下：
|参数|详情|
| ---- | ---- |
|刚度（K）|10 × 10⁸ N/m|
|力指数（e）|2.2|
|阻尼（Cmax）|10 × 10⁶ N/m/s|
|穿透深度（p）|1.0 × 10⁻⁵m|
|静摩擦系数（μs）|0.3|
|动摩擦系数（μd）|0.1|
|静摩擦过渡速度（vs）|0.01 m/s|
|摩擦过渡速度（vd）|0.1 m/s|
|躯干质量（mB）| - |
|有效载荷质量（mL）| - |
|连杆质量（mij）| - |
|质量惯性矩（Jxx, Jyy, Jzz, Jxy, Jyz, Jzx）| - |

模拟输出包括脚力、关节扭矩、脚尖力矩、能量消耗、净能量稳定裕度（NESM）和动态步态稳定性度量（DGSM）等。以下是逆动力学分析的流程图：

graph LR
    A[输入参数] --> B[运动学分析]
    B --> C[多体动力学分析]
    C --> D[输出结果（脚力、关节扭矩等）]

2. 最优脚力分布研究

2.1 案例一：不平坦地形直线运动（DF = 1/2）

在MATLAB中进行模拟研究，三个工作周期，时间步长h = 0.05 s，躯干行