足式机器人的稳定行走*

doi:10.3901/JME.2016.21.001

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (21): 1-7.doi: 10.3901/JME.2016.21.001

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足式机器人的稳定行走^*

何玉东^1,2, 王军政^1,2, 柯贤锋^1,2, 汪首坤^1,2

1. 北京理工大学自动化学院北京 100081;
2. 北京理工大学复杂系统智能决策与控制国家重点实验室北京 100081

出版日期:2016-11-05 发布日期:2016-11-05
作者简介:何玉东，男，1987年出生，博士研究生。主要研究方向为机器人技术、液压伺服控制、运动驱动与控制。
E-mail：yudonghe@foxmail.com
王军政(通信作者)，男，1964年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为运动驱动与控制、伺服系统静动态性能测试、基于图像的动态目标检测与跟踪技术、机器人技术。
E-mail：wangjz@bit.edu.cn
基金资助:
* 国家高技术研究发展计划资助项目(863计划，2011AA041002); 20151105收到初稿，20160709收到修改稿;

Stable Walking for Legged Robots

HE Yudong^1,2, WANG Junzheng^1,2, KE Xianfeng^1,2, WANG Shoukun^1,2

1. School of Automation， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081;
2. Key Laboratory of Intelligent Control and Decision of Complex Systems， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081

Online:2016-11-05 Published:2016-11-05

摘要/Abstract

摘要：

足式机器人在行走过程中，足端与地面之间的法向冲击力将影响机器人的在垂直方向上的稳定性。被动柔顺可以减小垂直冲击力但同时可引发平台持续震荡。针对该问题，设计基于足端力反馈的主动柔顺控制器，分析其对机器人垂直稳定性的影响。机器人由于机械间隙、步态、路面等因素将出现足端打滑现象，导致机器人水平方向失稳。引入摆腿回缩技术，分析摆腿回缩对机器人水平稳定性能的影响。仿真和液压足式机器人行走试验验证提出方法的有效性，提高了机器人行走过程中的垂直和水平方向稳定性。

关键词: 摆腿回缩, 稳定性, 主动柔顺, 足式机器人

Abstract: Impact force between leg and terrain will have influence on the vertical stability of legged robots. Although passive compliance can decrease the impact force, it will bring side effects such as body vibration. To deal with it, a force feedback based active compliance controller is proposed, and its influence on the vertical stability is analyzed. Meanwhile, due to mechanical clearance, gait pattern, and terrain parameters, foot slippage may occur and then causes stability issues. Swing leg retraction is then introduced and analyzed to improve the horizontal stability of legged robots. Simulations and experiments show the effectiveness of the proposed methods and the enhancement of vertical and horizontal stability.

Key words: active compliance, stability, swing leg retraction, legged robots

何玉东, 王军政, 柯贤锋, 汪首坤. 足式机器人的稳定行走^*[J]. 机械工程学报, 2016, 52(21): 1-7.

HE Yudong, WANG Junzheng, KE Xianfeng, WANG Shoukun. Stable Walking for Legged Robots[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(21): 1-7.

[1]	金智林, 严正华, 赵万忠. 驾驶员影响汽车侧翻稳定性机理分析与控制[J]. 机械工程学报, 2019, 55(4): 109-117.
[2]	仇健. 基于动态切削过程仿真的外圆车削稳定性判定[J]. 机械工程学报, 2019, 55(3): 208-218.
[3]	赵林峰, 陈无畏, 王俊, 从光好, 谢有浩. 基于可拓滑模线控转向控制策略研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(2): 126-134.
[4]	于文倩,同向前,燕聪,焦攀. 提高弱电网下LCL型并网逆变器稳定性的改进电网电压前馈策略 ^*[J]. 电气工程学报, 2019, 14(2): 79-85.
[5]	张程煜, 郭盛, 赵福群. 新型轮腿复合机器人的运动分析及步态研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(15): 145-153.
[6]	刘青龙, 魏文婷, 华林. 基于GCr15轴承钢淬回火组织的时效尺寸变化预测模型[J]. 机械工程学报, 2019, 55(12): 64-71.
[7]	夏光, 杜克, 谢海, 唐希雯, 陈无畏. 基于侧倾分级的叉车横向稳定性变论域模糊控制[J]. 机械工程学报, 2019, 55(12): 157-167.
[8]	刘笑凯, 肖杰灵, 赵春光, 全毅, 刘学毅. 温度力作用下纵连式轨道结构振动特性及稳定性研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(6): 86-92.
[9]	黎海旭, 唐鹏, 吴正涛, 代伟, 王启民, 祁正兵. TiSiN/AlCrN纳米多层涂层高温热稳定性及摩擦学特性研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(6): 32-40.
[10]	李国栋, 曾京, 池茂儒, 宋春元, 干锋. 高速列车轮轨匹配关系改进研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(4): 93-100.
[11]	智红英, 闫献国, 杜娟, 曹启超, 张唐圣. 预测铣削稳定性的隐式Adams方法[J]. 机械工程学报, 2018, 54(23): 223-232.
[12]	张智, 刘成颖, 刘辛军, 张洁. 采用小波包能量熵的铣削振动状态分析方法研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(21): 57-62.
[13]	俞滨, 巴凯先, 王东坤, 刘雅梁, 李文锋, 孔祥东. 液压驱动单元位置控制系统前馈补偿控制研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(20): 159-169.
[14]	姚双吉, 石岩, 赵丁选, 陆震. 欠驱动形状自适应气动夹具夹持稳定性[J]. 机械工程学报, 2018, 54(20): 189-196.
[15]	蒋荣超, 刘大维, 王登峰. 基于熵权TOPSIS方法的整车动力学性能多目标优化[J]. 机械工程学报, 2018, 54(2): 150-158.

足式机器人的稳定行走^*

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