运动是指机器人从一个地方移动到另一个地方。
一 稳定性
稳定性可分为两种:静态稳定性和动态稳定性。
静态稳定性指的是在静止时保持稳定的特性,例如保持站立而不跌倒。
我们可以在平面上画出物体的投影和支撑点的轮廓,可以看出这个轮廓将构成一个多边形。接地点所在区域也被称为多边形支撑区域。
Figure 1 重心与多边形支撑区域
对于双腿机器人来说,它的多边形支撑区域比较小,所以保持直立的时候重心比较难稳定。如果是在三脚架结构上的三腿机器人,保持静态稳定就会容易一些,当然,如果有4 条腿的话,机器人要保持站立稳定就更容易了。
1 静态稳定性
如果机器人可以在保持平衡的状态下行走,我们称为静态稳定行走。
为了保持静态稳定,行走的时候会消耗大量的能量,而且速度会比较缓慢,能源和速度的利用率低。
2 动态稳定性
动态稳定性是指,物体主动保持平衡,或者通过运动来保持平衡。
人或其他物体的平衡问题称为倒立摆问题。所谓的倒立摆问题,就是让一个钟摆(或者一根棍子)保持直立而不倒下。如果要让机器人保持动态的平衡,必须解决这个倒立摆的问题。
Figure 2 倒立摆模型
静态稳定的机器人在行走的过程中,如果能使用动态稳定的行走模式,那机器人就能实现快速和高效的行走。
二 运动步态
1 步态
步态是指机器人走路时所表现的姿态,以及走路所有的动作和顺序。
理想的机器人的步态应该具有以下特点:稳定性、快速性、能耗低、鲁棒性、简易性。
2 三角步态和交替三角步态
6条腿可以有多种行走的步态,包括静态的和动态的。
三角步态是指机器人在抬起3条腿和运动的同时,另外3条腿在地上形成三脚架的静态稳定步态。
如果每3条腿交替使用,称为交替三角步态,这是一种非常有效的行走的步态。
Figure 3 交替三角步态
Figure 4 Genghis
如果机器人拥有的腿多于6条腿,仍然可以使用交替叠波。但这种情况下使用的是叫做叠波步态的形式。
机器人技术中平衡性和稳定性是复杂的问题,如果不是必要的话,很多机器人在设计过程中会极力避免去处理这两个问题。这就是为什么大多数机器人都使用轮子或者六条腿的设计,就是为了简化运动。
三 轮子和转向装置
由于效率更高且控制相对简单,在机器人技术中轮子已经成为运动效应器的首选。
Figure 5 轮式机器人
如果机器人拥有多个轮子,那么就存在着多种控制这些轮子的方法。各个轮子可以一起运动,也可以单独运动。驱动轮子单独运动的行为称为差速转向。
Figure 6 差动驱动转向的坦克
转向装置和差动驱动是目前移动机器人首选的运动方案。
四 运动路径
让机器人运动到特定的位置有两种方法:沿特定的路径或者通过任意的路径。而沿特定的路径或轨迹比通过任意路径到达目的地更加困难。
西江月07
朱宇eric
无意中看到的节目,支持一下,我是一名电子研发工程师,板子也画,哈哈哈,算是同行不
电气匠 回复 @朱宇eric:
我是电气控制
朱宇eric 回复 @朱宇eric:
是吗是吗,给你提前拜年喽,以后多交流哦