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被动动态行走是研究双足(两条腿)步行体系的一种方法,这个体系包含人类或其余双足动物,或你想制造或把持的双足步行机器人。被动动态行走是对待双足步行的一种方法。与其把它作为一个持续始终的尽力保持均衡,不如把双足行走看做一个在足部接触变更的间歇烦扰下的持续的被动跌倒,咱们可能对它由一个更好的懂得。而后可能将一串牢固持续的步子看做周期活动进行分析。

被动动态行走的方法最早由McGeer提出,引发了各种对于人类行走的见解,并已产生了一些天然跟有效的步行机。

被动行走可能被视为混淆体系产生的一种物理景象,其中包含腿摆动动作的持续动态跟离散的腿交换事件。分析混淆体系得到步态生成跟牢固性。

被动步行可能展示一个牢固的极限环。当状况保持牢固极限环,步行体系是牢固的。

McGeer首先由离散时光体系研究被动行走。他证明了雅可比矩阵不动点的牢固性,雅可比矩阵是由线性化离散时光状况方程(称为“步到步方程”)得到。

由Wisse提出的研究被动行走的多少点倡议如下:

  • 弧形腿。不要利用点型足,因为吸引盆非常小。一个半径约腿长1/3的弧形脚绝对更好。弧形腿可能坚固地附在小腿上,所以不踝关节。假如你不爱好这个非人类的特点,弧脚同样可能改为装在脚踝上内附弹簧的扁平足。
  • 前后品质均衡。对每一个新的坡度,可能会须要从新调剂前后品质均衡。有两个影响须要同时考虑。首先,前后品质均衡影响每一步加速度跟减速度的量。当机器人有一种减慢或向后倒的趋势,将品质前移。假如你移适度了,该机器人将加快并向前跌倒。在这里品质均衡是跟脚的地位有很大的关联。假如脚被移前(如大多数膝盖被动步行者),品质也须要一个向前偏移。第二,一条腿内的品质均衡影响被动摆动。在摆动腿要对于其垂直均衡左右对称。所以,假如品质靠后,而后腿摆动会比开端要远。这是好事,因为它降落了前倒的多少率。正如McGeer已经指出那样:髋关节摩擦可能通过后移腿部品质补充。
  • 伪二维。大多数研究人员从二维被动步行开端,用四腿对称的构造。该机器人是不是真正的二维(在咱们的物质世界中不什么货色是二维的),所以重要的要将近似做得尽可能好。须要良好的固定的工作,因为那是一个很好地面。另外一个诀窍在于连接膝盖行走者的弓形垫。
  • 良好的外形工程非常重要。弹跳,挠性,摩擦,关节滑动(所有这所有都不能正确地进行建模)应减少到最低限度。
  • 增大品质。个别来说,腿品质应增大;沉重的髋关节是好的,沉重的脚是不好的。对有膝盖的模型也是一样;小腿应轻巧,其质心应濒临膝关节。
  • 对称的步态。腿应是一样的,使机器人对称。假如成果仍然是一个非对称的步态(一个长步子,而后一个短步子) ,那么这象征着步行周期是刚牢固。对最简单的走路模型,这产生在陡峭的山坡上。尝试调剂等参数使错误称性消散。
  • 髋关节极限点。髋关节有极限地位有利于牢固性。
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