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2024-12-05
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基于重心动力学及虚拟模型的负载型四足步行平台对角步态控制方法
摘要:
本文提出了一种基于重心动力学及虚拟模型的负载型四足步行平台对角步态控制方法。该方法利用负载型四足步行平台重心变化规律和虚拟模型理论,设计了对角步态控制策略,实现了平稳步态转换和高效能耗。经过实验验证,本文所提出的对角步态控制方法具有较好的稳定性和鲁棒性,适用于各种负载型四足步行平台的控制系统中。
关键词:负载型四足步行平台,重心动力学,虚拟模型,对角步态控制,能耗优化
一、引言
近年来,四足步行机器人技术得到了飞速的发展,成为了机器人领域的重要研究方向之一。在四足机器人中,负载型步行平台通常用于承载重物或作业等需求,具有结构简单、运载能力强等特点。而对角步态控制是四足步行机器人中最为常见的步态控制方式之一,能够在行进过程中保持平衡与稳定性。因此,研究对角步态控制方法对于负载型四足步行平台的实际应用具有重要意义。
本文基于重心动力学及虚拟模型理论,提出了一种对角步态控制方法。首先,通过对平台运动中的重心变化规律进行分析,实现了对平稳步态转换的控制。其次,结合虚拟模型理论,设计了对角步态控制策略,实现了最大程度地优化能耗。最后,通过实验验证了本文所提出的对角步态控制方法的优越性。
二、负载型四足步行平台控制策略
1.重心变化规律分析
负载型四足步行平台在行进过程中,其重心会随着步态的变化而产生不同程度的变化。在对角步态中,平台重心的动态变化会影响平台的稳定性。因此,设计了一种基于重心动力学的控制方法。
首先,通过传感器获取平台的参数数据,并计算平台的重心位置。然后,根据重心的位置变化规律,设计控制策略,实现平稳的步态转换。在对角步态中,由于平台重心位置的变化,需要对平台的控制进行调整,以保证平稳步态的实现。
2.对角步态控制策略
在对角步态控制中,需要将平台控制为两个对角线上的两只腿同时移动,而另外两只腿同时静止。在这个过程中,需要平衡移动腿的力量、足端位置和步态转换的时间。在此基础上,提出了一种基于虚拟模型理论的对角步态控制策略。
首先,构建了一个虚拟模型,模拟了四只腿在对角线上的运动轨迹。然后,结合虚拟模型的理论,设计了对角步态控制策略。在这个过程中,通过调整腿部的运动参数,实现平台的稳定控制和能耗的优化。
三、实验结果验证
为了验证本文所提出的对角步态控制方法的有效性和稳定性,进行了实验验证。在实验中,将所提出的控制方法应用于负载型四足步行平台中,对平台进行了对角步态控制。
实验分别对平稳步态转换和能耗进行了测试。实验结果表明,所提出的对角步态控制方法控制稳定性较高,能耗较低,能够满足实际应用需求。
四、结论
本文基于重心动力学和虚拟模型理论,提出了一种负载型四足步行平台对角步态控制方法。该方法实现了平稳步态转换和高效能耗控制,具有较好的稳定性和鲁棒性。实验结果表明,该方法应用于负载型四足步行平台中,能够有效地达到对角步态控制的目的,并且具有实际应用价值。
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