基于多体动力学的六足机器人快速步态研究

刘罡　汪俊锋

摘 要： 实现六足机器人步态控制的前提是能够准确进行步态建模.本文提出一种基于多体动力学的六足机器人三角步态仿真模型，该模型由Simulink 中的SimMechanics 模块所建立，主要包括力模型和控制器模型.力模型针对足和接触地面的作用力与反作用力，控制器模型用来模拟六足机器人在行走时具有仿昆虫的行走特征.本文选用昆虫常见的三角步态来进行仿真研究，该模型成功执行了六足机器人的步態，验证了模型的有效性.

关键词：多体动力学;动力学仿真模块;六足机器人;快速步态

中图分类号：TP242DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2021.02.009

0引言

机器人被设计出来完成各种复杂动作，例如行走、攀爬、跨越障碍物等[1-3].传统的轮式机器人需要在铺好的表面（或至少是规则的）才能移动. 然而，超过50%的陆地无法进入轮式机器人，即使是全地形机器人，也只能超越小障碍，但代价是能耗高[4-6].

足式运动系统在自然地形中具有优越的移动性，因为足式机器人对每只脚使用离散的立足点，而不是需要连续支撑表面. 因此，足式机器人可以在不规则的地形中移动，通过改变其腿的结构，以适应不规则表面.此外，脚可以根据地形条件在选定的点与地面建立接触.针对六足机器人的步态研究多集中在步态规划和运动分析方面，通过在ADAMS环境中建立多体动力学建模进行研究，但是完全通过Matlab环境的SimMechanics模块来研究步态的很少[7-9].

本文设计了受六足昆虫启发的机器人机械结构，通过构建……