四足机器人不同步态研究

步态

步态是行走系统的迈步方式, 即行走系统抬腿和放腿的顺序。机器人的步态从一定程度上描述了、同时也决定着机器人的运动速度、运动方向、安全可靠性及机动性。在选择或制定步态时应综合考虑机器人的稳定性要求、机体运动的连续性、行走壁面情况、速度要求和能量消耗及控制的难易性等种种因素。

四足步行机器人的步态规划[1,2], 是指机器人行走过程中其各组成部分运动轨迹的规划, 比如脚掌何时离开地面、摆动相中整个脚掌在空中的轨迹以及何时落地等。对于关节空间轨迹规划, 规划函数生成的值就是关节量, 而直角坐标空间轨迹规划函数生成的值是机器人末端执行器的位姿, 它们需要通过求解逆运动学方程才能转化为关节量。

腿式机器人特点：

（1）腿式机器人的运动轨迹是一系列离散的足印，轮式和履带式机器人的则是一条条连续的辙迹。崎岖地形中往往含有岩石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障碍物，可以稳定支撑机器人的连续路径十分有限，这意味着轮式和履带式机器人在这种地形中已经不适用。而腿式机器人运动时只需要离散的点接触地面，对这种地形的适应性较强，正因为如此，腿式机器人对环境的破坏程度也较小。

（2）腿式机器人的腿部具有多个自由度，使运动的灵活性大大增强。它可以通过调节腿的长度保持身体水平，也可以通过调节腿的伸展程度调整重心的位置， 因此不易翻倒，稳定性更高。

（3）腿式机器人的身体与地面是分离的，这种机械结构的优点在于， 机器人的身体可以平稳地运动而不必考虑地面的粗糙程度和腿的放置位置。当机器人需要携带科学仪器和工具工作时，首先将腿部固定，然后精确控制身体在三维空间中的运动，就可以达到对对象进行操作的目的了。

 

四足步态研究

踢类动物较掌类动物稳定性较差，所以一般行走的话是三只脚着地。因为需要三条腿进行支持，也就是需要三角形进行平衡。先抬起右后脚→右前脚→左后脚→左前脚→右后脚。

关节的运动：腿抬起的时候大腿关节先抬起，同时小腿关节弯曲，这样是为了能够很好的抬起。然后再向前迈进，再放下，在这过程中同时每条大腿把重心向前移动。

掌类动物：因为有脚掌可以作为平衡支点，所以可以两条腿一起动。在行走较快的话，两条腿可以保持平衡，就是可以两条腿进行交替进行运动

动物奔跑的基本特征为：动物奔跑与走步时四条腿的交替分合相似。但是，跑的愈快，四条腿的交替分合就愈不明显。有时会变成前后各两条腿同时屈伸，着地的顺序：前面两腿先着地。即前左、前右、后左、后右。脚离地时只差一到两格。

 

 

行走:     三只脚掌同时着地， 形成稳定的三角形                                                                           

 

 

缓行:   加速的行走

         

踱步  :       对角线进行来回切换，有相对的稳定性。                                               

同侧角行走，稳定性极差。 

 

   小跑

 

慢跑 ：   会有一个腾空的过程。                                                                      

     

奔跑：会有一个飞行的过程

         

 

南昌理工学院人工智能学院特种机器人研发中心实验室workshop项目实践平台