基于虛擬黏彈性肌肉模型的仿人機(jī)器人不平整地面穩(wěn)定行走
關(guān)鍵詞：虛擬肌肉 黏彈性 仿人機(jī)器人 行走 不平整地面
摘要：復(fù)雜未知環(huán)境下,仿人機(jī)器人在行走過程中難以獲取精確的地面信息,導(dǎo)致規(guī)劃的落腳點(diǎn)與實(shí)際落腳位置之間存在誤差,這會(huì)對(duì)機(jī)器人的平衡造成嚴(yán)重的干擾.針對(duì)該問題,提出了模擬人體肌肉黏彈性的虛擬肌肉模型,并基于該模型設(shè)計(jì)了仿人機(jī)器人在不平整地面上的穩(wěn)定行走控制方法.首先,從仿生角度出發(fā),擴(kuò)展傳統(tǒng)肌肉模型,構(gòu)建了具有伸縮功能的虛擬肌肉模型,并對(duì)其黏彈性進(jìn)行了分析.然后,基于該模型,采用LQR(線性二次型調(diào)節(jié)器)方法設(shè)計(jì)了虛擬肌肉伸縮長(zhǎng)度與伸縮力的控制方法.最后,基于足部力傳感器信息反饋,將該模型應(yīng)用于仿人機(jī)器人行走過程中抬腳高度的調(diào)節(jié),使仿人機(jī)器人能夠適應(yīng)未知復(fù)雜環(huán)境中地面高度的突變,或在機(jī)器人傳感器系統(tǒng)獲取的地面信息與實(shí)際情況相差很大的情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定行走.結(jié)果表明,該算法可以使仿人機(jī)器人在高度差為6 cm以內(nèi)的不平整地面上實(shí)現(xiàn)1.8 km/h的穩(wěn)定行走.基于BHR-6P平臺(tái)的行走仿真驗(yàn)證了該算法的有效性.
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