机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (3): 384-395.doi: 10.3901/JME.260092
• 机器人及机构学 • 上一篇
高建设1, 暴雨萌1, 宛磊2, 刘强3, 丁顺良1, 饶晓波1
GAO Jianshe1, BAO Yumeng1, WAN Lei2, LIU Qiang3, DING Shunliang1, RAO Xiaobo1
摘要: 被动行走机器人全局动力学特性研究集中于探索吸引盆的形态变化,而对于盆内状态点的动态演化分析则较为薄弱。为此,以圆弧足被动行走机器人为研究对象,采用胞映射和点映射算法系统分析了吸引盆内各点的收敛步数,揭示了盆内部复杂的拓扑层级结构,并明确区分了引发机器人前倒和后倒的状态区域。此外,在ADAMS中对机器人样机的稳定行走和跌倒行为进行动力学仿真,验证了数值计算的正确性。随后,利用分岔图、Floquet乘子图及Lyapunov指数图等非线性数值工具,深入分析了机器人在不同参数条件下盆内部拓扑结构的演化过程。研究结果表明,机器人的吸引盆被引发前倒的状态区域包围,被动行走步态按照环绕的方式不断收敛到稳定状态;具有过高支撑腿角度以及过小支撑腿角速度的机器人极易后倒,反之前倒;随着斜面角度的增大,吸引盆的内部拓扑结构更加复杂,盆内各状态点的平均收敛步数与该点Floquet乘子的最大模量变化一致。上述分析结果有助于了解机器人吸引盆的内部演化机理,可为机器人行走初值选择及动态控制提供参考。
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