移动机器人原理与设计第二章运动机构

2. 机动性
向任意方向运动的能力,灵活性.
3. 可控性
可控性和机动性之间存在逆相关性.
• 习题：
1.试给出腿足式机器人与轮式机器人的异同点。 2.试比较两轮、三轮、四轮运动机构的运动特性。 3.什么是步态？什么是步态规划？ 4.在进行四足机器人周期性步态规划时，需要遵循 的两个原则是什么？ 5. 试简述静平衡和动平衡的概念，并举例说明。
第二章 移动机器人的运动机构
• • • • 腿足式机器人 四足机器人步态 轮式机器人 轮和底盘
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2.1 腿足式机器人
• 适应性和机动性好 • 结构和控制复杂
腿的数目
• 腿的自由度
2个自由度的腿
3个自由度的腿
动作：抬腿、摆腿、蹬腿、 弯腿 增加腿足的自由度可扩大机器人可行走的地形范围，增强了机器人以 不同步态行走的能力；附加的自由度则带来了能量、控制和负荷等方 面的问题。
• 四足机器人静态平衡方式的步态规划 1、在任何时候都有3条腿支撑地面，并且重心位于这三条腿 与地面接触点构成的三角形内部。 2、机器人需要通过腿部运动，主动移动重心，才能实现机 器人的整体运动。
占空系数是0.75
• 前进步态(1)
• 前进步态(2)
在重心前移的过程中总是4个支持足同时 着地，发生滑动会使很多能量浪费掉。所 以，如果能够在3个足着地的状态下进行 机械足的后蹬运动就会节省更多的能量。
合力的延长线与支撑区域的交点称为零力矩点ZMP。 所受重力和惯性力的合力的延长线通过支撑区域，即S>0
• 两轮自平衡小车
摩擦力f、支持力N、重力G、惯性力F 机器人保持向前倾斜一个小角度的平衡状态 轮子必须在不断的加速，让 F惯性力保持不变 两轮自平衡机器人只能实现动态稳定
• 步态规划
步态(Gait)：是指在运动过程中，步行者的肢体在时间和空间上的一种协 调关系，是移动腿有规律的重复顺序和方式. • 支撑相：腿部着地的状态。 • 摆动相：腿由地面抬起，腿部处于空中的状态。 • 步态周期T：是指多足机器人完成一个步态所需要的时间，也就是机 器人所有腿轮番完成一次“提起—摆动—放下”的动作所花费的时间。 • 占空系数 ：在一个步态周期T内，机器人的i腿处于支撑相的时间tpi和 一个步态周期T的比值
• 稳定性 • 静态稳定 不需要依靠运动过程中产生的惯性力而实现的稳定叫做静 态稳定 d = min{d1 ,d2 ,d3 } d>0， 稳定。 c-----重心
重心的垂直投影始终落在三足支撑点构成的三角形区域内
• 动态稳定 在运动过程中，如果重力、惯性力、离心力等让机器人处 于一个可持续的稳定状态，这种稳定状态称为动态稳定
• 前进步态的优化
• 转向步态
• 转向的优化
2.2 轮式移动机器人
轮子是人类的一项重要发明
（a）标准轮 （b）小脚轮（c）瑞典轮（d）球形轮
• 轮子和底盘结构
• 轮子和平台运动方向关系
• 轮子和底盘结构选取的原则
1. 稳定性
静态稳定要求至少有3个来自百度文库子,若多于3个,需要一个悬挂系统以使所有轮子 保持与地面接触.