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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第49卷    第9期    总第289期    2018年9月

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文章编号:1672-7207(2018)09-2168-10
四足变胞爬行机器人步态规划与运动特性
赵欣1,康熙1,戴建生1, 2

(1. 天津大学 现代机构学与机器人学国际中心,天津,300350;
2. 国王学院 机械工程系,英国 伦敦,WC2R 2LS
)

摘 要: 为解决绝大多数足式机器人的腰部是固定不可变的问题,研究一种腰部可变的四足爬行机器人,并分析腰部和腿部的形态,从数学上给出腰部构态变换的条件。另外,考虑腰部可变设计出扭腰直行步态和扭腰原地旋转步态,并将其与传统步态进行比较,分析不同步态在稳定裕度、活动空间和通过狭窄弯道等方面不同的优势。最后,研究腰部变胞使机器人在足尖活动空间、视觉观察等方面具有的特征,显示所设计的机器人对环境的适应能力。研究结果表明:可基于变胞机构设计爬行机器人腰部使其构态可变,腰部构态可变可以提高四足机器人的灵活性和环境适应能力。

 

关键词: 四足变胞爬行机器人;腰部构态;步态规划;运动特性

Gait planning and motion characteristic analysis of a metamorphic quadruped walking robot
ZHAO Xin1, KANG Xi1, DAI Jiansheng1, 2

1. International Centre for Advanced Mechanisms and Robotics, Tianjin University, Tianjin 300350, China;
2. Department of Mechanical Engineering, King’s College, London WC2R 2LS, UK

Abstract:To solve the problem of fixed and immutable waists in most walking robots, a quadruped walking robot with a changeable waist was introduced with the structures of the waist and legs being analyzed, and the conditions for waist configuration transformation were presented by using mathematical method. In addition, taking waist action into consideration, two gaits, i.e. twisting forward gait and spinning gait, were designed and compared with traditional gaits to analyze their different advantages in terms of stability margin, motion space and movement through narrow corners. At last, the characteristics in motion space and visual observation of the robot with a changeable waist were researched to demonstrate the environmental adaptability of the designed robot. The results show that the waist configuration of the walking robot can be changed based on the metamorphic mechanism, which can improve the flexibility and environmental adaptability of the quadruped robot.

 

Key words: metamorphic quadruped walking robot; waist configuration; gait planning; motion characteristic

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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