四足机器人trot 步态联合仿真分析

吴浔炜，左鹏

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

0 引言

在众多应用场景中，尽管轮式、履带式机器人满足了人们的诸多需求，但是轮式及履带式的结构也决定了其在非结构化路面等复杂环境下的运动能力欠缺。相比之下，足式机器人由于能够选择离散的落足点而使得其在复杂路面下的通过能力远高于轮式机器人，其中四足机器人具有更好的综合性能[1]。

本文设计一个四足机器人，利用SolidWorks建立四足机器人的简化模型，在ADAMS 中建立虚拟样机，设置环境模拟量模拟四足机器人在现实环境中的运动和状态，利用MATLAB 和ADAMS 联合仿真的方法对四足机器人进行运动仿真，根据仿真结果对设计方案进行优化，提高机器人结构的合理性。与其他步态相比，trot 步态具有较宽的速度变化，并且可在支撑相和摆动相之间平滑切换。行走时有较好的对称性，有效地消除了机器人躯干的不平衡力矩[2-3]。本文利用trot 步态进行四足机器人仿真。

1 四足机器人结构

在ADAMS 软件中难以实现复杂结构的建立，所以在SolidWorks 中建立三维模型，通过中间格式将三维模型导入ADAMS 中进行仿真。四足机器人采用仿四足动物的身体结构形式，四足机器人由机身以及4 条腿组成。

腿机构的可控自由度越多，机器人的灵活性就越好，但每一个可控自由度要配备一套驱动系统和一套传动机构，所以每增加一个自由度，其质量相应要增加许多，因此步行机器人腿机构的自由度在满足运动条件前提下越少越好。……