CN116954099A - 一种四足机器人仿真运动设计系统 - Google Patents

一种四足机器人仿真运动设计系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116954099A
CN116954099A CN202310960153.XA CN202310960153A CN116954099A CN 116954099 A CN116954099 A CN 116954099A CN 202310960153 A CN202310960153 A CN 202310960153A CN 116954099 A CN116954099 A CN 116954099A
Authority
CN
China
Prior art keywords
simulation
robot
matrix
foot
quadruped robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202310960153.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张文典
颜丹丹
梁法辉
门宪琳
李丽
杨妙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Automobile Industry Institute
Original Assignee
Changchun Automobile Industry Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Automobile Industry Institute filed Critical Changchun Automobile Industry Institute
Priority to CN202310960153.XA priority Critical patent/CN116954099A/zh
Publication of CN116954099A publication Critical patent/CN116954099A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明属于仿真设计技术领域,具体涉及一种四足机器人仿真运动设计系统,包括仿真设计平台、运动学分析模块、运动学仿真模块以及测试分析模块;所述仿真设计平台用于搭建四足机器人的仿真模型;所述运动学分析模块通过D‑H参数法、正运动分析法及逆运动分析法对四足机器人进行运动原理分析;所述运动学仿真模块用于结合四足机器人的仿真模型和运动学分析结果,使四足机器人可以进行连贯不停止的仿真运动控制;所述测试分析模块通过对四足机器人的足端轨迹进行测试分析,完成四足机器人的运动控制系统设计。克服了现有技术的不足,通过对四足机器人仿真模型的运动学分析,在系统内反复测试调试,有助于四足机器人的设计和研发。

Description

一种四足机器人仿真运动设计系统
技术领域
本发明属于仿真设计技术领域,具体涉及一种四足机器人仿真运动设计系统。
背景技术
基于四足机器人具备较强的灵活性、优秀的环境适应性的特性,其在灾后救援、野外勘探以及军事物资运输等领域都有较明朗的应用场景。并且近年来已经陆续开始应用于巡检,物流配送等各个领域。
四足机器人的设计是一个复杂的计算过程,需要对四足机器人的躯干、臀部、髋部以及四足的所有关节运动进行计算,反复计算调试后才能得到完善的四足机器人;这个计算和调试的过程需要大量的人力物力,提高了四足机器人的研发成本;因此,本发明设计了一种四足机器人仿真运动设计系统,用于四足机器人的仿真设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四足机器人仿真运动设计系统,克服了现有技术的不足,通过对四足机器人仿真模型的运动学分析,在系统内反复测试调试,有助于四足机器人的设计和研发。
为解决上述问题,本发明所采取的技术方案如下:
一种四足机器人仿真运动设计系统,包括仿真设计平台、运动学分析模块、运动学仿真模块以及测试分析模块;
所述仿真设计平台用于搭建四足机器人的仿真模型;
所述运动学分析模块通过D-H参数法、正运动分析法及逆运动分析法对四足机器人进行运动原理分析;
所述运动学仿真模块用于结合四足机器人的仿真模型和运动学分析结果,使四足机器人可以进行连贯不停止的仿真运动控制;
所述测试分析模块通过对四足机器人的足端轨迹进行测试分析,完成四足机器人的运动控制系统设计。
进一步,所述仿真设计平台搭建四足机器人的仿真模型,具体步骤包括:
(1)在四足机器人模型中定义一个世界坐标系,一个机体坐标系,以及一个脚部的坐标系,同时在四足机器人的四条腿三个关节处分别建立坐标系;
(2)在Solidworks软件中配置好Link以及Joint,四足机器人的12个关节都为旋转关节,在导出urdf模型的过程中,设置12个关节的树关系以及调整好Axis参数。配置好之后会生成对应文件夹,将配置好的仿真四足机器人模型文件夹导入到Coppelia Edu软件中;
(3)在Coppelia Edu软件中配置好四足机器人的关节力矩,调节关节角度,在Coppelia Edu仿真软件中调节Joint参数,依次测试12个关节电机是否能正常运转,确定12个关节电机的旋转运动方向;
(4)在Matlab软件中编写通信代码,运用逆解将四足机器人仿真模型中的12个电机参数从角度控制转化为弧度控制,在Matlab软件中带入四足机器人实物的相关参数,编写对角步行代码,运行Matlab软件程序,完成仿真模型的建立。
进一步,所述运动学分析模块进行运动原理分析,具体步骤包括:
(1)D-H参数法
通过对各杆件的空间坐标系进行独立设定,依据杆件本身的结构特征和运动轨迹,构建出四阶齐次转换矩阵,并通过杆件坐标系的连续转换,求得各杆件在空间坐标系中的位置关系,从而获得四足机器人运动方程;
(2)正运动学分析
将四足机器人的身体坐标系统和臀部关节坐标系统的齐次转换矩阵设为矩阵Tja,对两坐标系的位置关系进行分析可得Tja
将臀部关节坐标系统和髋部关节坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为Tab,将髋部关节坐标系统和膝关节坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为Tbc,将膝关节坐标系统和足端坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为矩阵Tcz,关节相对于世界坐标系的三个方向的三维矢量分别设为Px、Py、Pz,结合D-H参数法所得的参数,求出所有相邻连杆间的齐次变换矩阵,如下列各式所示:
设足部的位姿矩阵为矩阵Tw
从足部位置向顶部机身坐标系依次齐次变换,得到矩阵关系式:
Tw=Tja*Tab*Tbc*Tcz
将上述矩阵依次带入关系式可以得到矩阵Tw
根据上式,可以解出矩阵Rw
矩阵Rw与矢量式Pw分别反映了坐标系运动间旋转和平移的关系;
将关节角度变量值为别设置为0°、-90°以及90°,并将其数值带入到式矩阵Tw中,解出矩阵Tw
得出的矩阵Tw带入参数表解出的值与四足机器人实际上的四个连杆位置关系是一样的,由此证明正运动学的推导结果是正确的;
(3)逆运动学分析
在正运动学分析中,各连杆间的齐次转换矩阵已被解出,然后由四足机器人脚端在机体坐标系下的坐标逆解出腿部的各个关节角的大小;
将Tw的矩阵关系式乘Tja和Tab矩阵的逆,得出:
设矩阵Rw:
带入得:
将第三行第四列取出,单独计算:
(b-Py)s1=(c-PZ)c1
两边分别取正切函数,得θ1的值:
同理,取Px、Py值并将两者的平方相加,得出:
化简得到:
最终求出θ3的值:
接着,取两边矩阵的第一行第四列,得出:
bc1-Pyc1+cs1-Pzs1-l1=l2c2+l3c23
设三个未知数H,M,K将三个未知数分别定义为:
H=b cosθ1-Py cosθ1+c sinθ1-Pz sinθ1-l1,M=l2+l3 cosθ3,K=l3 sinθ3
可以解得:
H=M cosθ2-K sinθ2
最终,解出θ2
根据腿部示意图,设l1=0,l2=l3,并且将参数值代入到上述三个求解式中,解出θ1=0°,θ2=-90°,θ3=90°,由此验证了正运动学的结果。
进一步,所述运动学仿真模块的实施步骤包括:
(1)根据运动学分析模块的结果,将所有参数带入到四足机器人的仿真模型,对四足机器人行走时初始腿部状态分析,调整大腿与小腿关节角度;
(2)通过Matlab软件针对四足机器人的足端中心点位置规划出一条摆线型的轨迹来仿真实现四足机器人步态的控制;
(3)对四足机器人进行步态仿真,使四足机器人可以进行连贯不停止的仿真运动控制。
进一步,所述步态仿真的流程为:通信连接、设置初始步态、循环运行;具体包括:
通信连接:在Coppelia Edu软件中的四足机器人总机身上添加一个脚本;
设置初始步态:首先测量实际四足机器人腿部长度,通过腿部长度编写代码将四足机器人四条腿从角度控制变为弧度控制,为后续的调试流程打下基础,最后根据腿部长度依次设计四足机器人的步行腿关节弯曲程度、抬腿高度、初始x值、运动后x值;
循环运行:利用已经确定的输入和输出之间的映射关系来对四足机器人进行运动仿真;将四足机器人参数设置好之后编写Matlab软件的行走步态和小跑步态,并在主程序中设置循环。
进一步,所述测试分析模块通过对四足机器人进行足端轨迹测试,并根据测试结果调试确定四足机器人的最终参数。
本发明与现有技术相比较,具有以下有益效果:
1、本发明在总结了国内外相关研究成果的基础上,对其进行了独立的运动控制系统的设计;根据四足机器人的步态算法的改进以及仿真实验的论证,最终改进了四足机器人关节力矩以及足端摆线轨迹进一步提高了四足移动机器人在自由空间中的平稳性,对四足机器人的仿生结构设计、运动控制理论和方法、运动控制系统构建等关键技术问题的研究和设计提供了仿真设计平台。
2、本发明运用单腿运动学分析验证出运动学逆解对四足机器人的步态仿真具有极好的的准确性和操纵稳定性,而且还具备一定的容错性。
附图说明
图1为一种四足机器人仿真运动设计系统的原理结构框图。
图2为一种四足机器人仿真运动设计系统中四足机器人的仿真模型图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-图2所示,本发明所述一种四足机器人仿真运动设计系统,包括仿真设计平台、运动学分析模块、运动学仿真模块以及测试分析模块;
仿真设计平台用于搭建四足机器人的仿真模型;
运动学分析模块通过D-H参数法、正运动分析法及逆运动分析法对四足机器人进行运动原理分析;
运动学仿真模块用于结合四足机器人的仿真模型和运动学分析结果,使四足机器人可以进行连贯不停止的仿真运动控制;
测试分析模块通过对四足机器人的足端轨迹进行测试分析,完成四足机器人的运动控制系统设计。
仿真设计平台搭建四足机器人的仿真模型,具体步骤包括:
(1)在四足机器人模型中定义一个世界坐标系,一个机体坐标系,以及一个脚部的坐标系,同时在四足机器人的四条腿三个关节处分别建立坐标系;
(2)在Solidworks软件中配置好Link以及Joint,四足机器人的12个关节都为旋转关节,在导出urdf模型的过程中,设置12个关节的树关系以及调整好Axis参数。配置好之后会生成对应文件夹,将配置好的仿真四足机器人模型文件夹导入到Coppelia Edu软件中;
(3)在Coppelia Edu软件中配置好四足机器人的关节力矩,调节关节角度,在Coppelia Edu仿真软件中调节Joint参数,依次测试12个关节电机是否能正常运转,确定12个关节电机的旋转运动方向;
(4)在Matlab软件中编写通信代码,运用逆解将四足机器人仿真模型中的12个电机参数从角度控制转化为弧度控制,在Matlab软件中带入四足机器人实物的相关参数,编写对角步行代码,运行Matlab软件程序,完成仿真模型的建立。
运动学分析模块进行运动原理分析,具体步骤包括:
(1)D-H参数法
D-H参数法是建立连杆机构模型的一种简便、通用的方法。本课题采用D-H参数化方法,通过对各杆件的空间坐标系进行独立设定,依据杆件本身的结构特征和运动轨迹,构建出四阶齐次转换矩阵,并通过杆件坐标系的连续转换,求得各杆件在空间坐标系中的位置关系,从而获得四足机器人运动方程。
D-H矩阵是由旋转矩阵R与位置矩阵P构成的,这两个矩阵代表了相对坐标系相对于参考坐标系的转动和定位之间的关系。
在此,转动矩阵R包括矩阵N,O和A,并且它们各自代表关于基准坐标系的相对坐标系的x,y,z三轴的方向上的余弦。
D-H矩阵的整体组成表示为:
采用连杆D-H坐标方法,对四足机器人的连杆系统进行了运动学分析,将脚部的位姿关系和机体的坐标系相联系,并可以通过逆向计算得到连杆各关节角度的大小;引入欧拉-拉格朗日方程解法,针对四足机器人的复杂结构,选择一种简单的单脚两杆机构,建立其运动轨迹与转角、角速度、角加速度等参数间的关系。
因为四足机器人的腿部结构是完全一样的,为了方便后续的研究与计算,在求解运动学方程的时候,选择了任意一条腿作为研究对象,并对其运动学方程进行了分析,将逆时针旋转角度为正,将机身中心的位置设置为机身坐标系的原点,使每个关节位置分别设为各关节坐标系原点。
将连杆长度设为l,将连杆转角设为a,将连杆的偏距设为d,将关节角设为n,从连杆之间的参数关系出发,构建出了一张腿部D-H的参数表,四足机器人单腿的四个关节A、B、C、Z的参数关系见表1。
表1四足机器人腿部D-H参数表
a l d n
A 0 0 0 θ1
B 90 l1 0 θ2
C 0 l2 0 θ3
Z 0 l3 0 0
(2)正运动学分析
将四足机器人的身体坐标系统和臀部关节坐标系统的齐次转换矩阵设为矩阵Tja,对两坐标系的位置关系进行分析可得Tja
将臀部关节坐标系统和髋部关节坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为Tab,将髋部关节坐标系统和膝关节坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为Tbc,将膝关节坐标系统和足端坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为矩阵Tcz,关节相对于世界坐标系的三个方向的三维矢量分别设为Px、Py、Pz,结合D-H参数法所得的参数,求出所有相邻连杆间的齐次变换矩阵,如下列各式所示:
设足部的位姿矩阵为矩阵Tw
从足部位置向顶部机身坐标系依次齐次变换,得到矩阵关系式:
Tw=Tja*Tab*Tbc*Tcz
将上述矩阵依次带入关系式可以得到矩阵Tw
根据上式,可以解出矩阵Rw
矩阵Rw与矢量式Pw分别反映了坐标系运动间旋转和平移的关系;
将关节角度变量值为别设置为0°、-90°以及90°,并将其数值带入到式矩阵Tw中,解出矩阵Tw
得出的矩阵Tw带入参数表解出的值与四足机器人实际上的四个连杆位置关系是一样的,由此证明正运动学的推导结果是正确的;
(3)逆运动学分析
在正运动学分析中,各连杆间的齐次转换矩阵已被解出,然后由四足机器人脚端在机体坐标系下的坐标逆解出腿部的各个关节角的大小;
将Tw的矩阵关系式乘Tja和Tab矩阵的逆,得出:
设矩阵Rw
带入得:
将第三行第四列取出,单独计算:
(b-Py)s1=(c-PZ)c1
两边分别取正切函数,得θ1的值:
同理,取Px、Py值并将两者的平方相加,得出:
化简得到:
最终求出θ3的值:
接着,取两边矩阵的第一行第四列,得出:
bc1-Pyc1+cs1-Pzs1-l1=l2c2+l3c23
设三个未知数H,M,K将三个未知数分别定义为:
H=b cosθ1-Py cosθ1+c sinθ1-Pz sinθ1-l1,M=l2+l3 cosθ3,K=l3 sinθ3
可以解得:
H=M cosθ2-K sinθ2
最终,解出θ2
根据腿部示意图,设l1=0,l2=l3,并且将参数值代入到上述三个求解式中,解出θ1=0°,θ2=-90°,θ3=90°,由此验证了正运动学的结果。
运动学仿真模块的实施步骤包括:
(1)根据运动学分析模块的结果,将所有参数带入到四足机器人的仿真模型,对四足机器人行走时初始腿部状态分析,调整大腿与小腿关节角度;
(2)通过Matlab软件针对四足机器人的足端中心点位置规划出一条摆线型的轨迹来仿真实现四足机器人步态的控制;
(3)对四足机器人进行步态仿真,使四足机器人可以进行连贯不停止的仿真运动控制。
步态仿真的流程为:通信连接、设置初始步态、循环运行;具体包括:
通信连接:在Coppelia Edu软件中的四足机器人总机身上添加一个脚本;
设置初始步态:首先测量实际四足机器人腿部长度,通过腿部长度编写代码将四足机器人四条腿从角度控制变为弧度控制,为后续的调试流程打下基础,最后根据腿部长度依次设计四足机器人的步行腿关节弯曲程度、抬腿高度、初始x值、运动后x值;
循环运行:利用已经确定的输入和输出之间的映射关系来对四足机器人进行运动仿真;将四足机器人参数设置好之后编写Matlab软件的行走步态和小跑步态,并在主程序中设置循环。
测试分析模块通过对四足机器人进行足端轨迹测试,并根据测试结果调试确定四足机器人的最终参数;
足端轨迹测试:在Coppelia Edu软件中设置足端中心点的轨迹线,设置12个电机初始力矩值为50,之后,运行四足机器人仿真模型,并在Matlab软件中运行四足机器人行走步态程序。等待两软件通信完成后,四足机器人仿真模型进行行走步态,观察行走步态的摆线。
经过足端轨迹测试实验结果分析:通过调节电机力矩大小,可以减小四足机器人在运动过程中的拖地现象,但是由于电机的力矩值是由一定上限的,可能会引起四足机器人系统的报警现象。要通过对实际四足机器人电机参数的了解进行调节仿真模型,最终四足机器人运动时的拖地现象是可以改善的,但是要进行多次调试,暂时不能消除。
在实验调试中发现了实际四足机器人运动过程中的不少问题,查找并提出了适当的解决办法,逐步使四足机器人运动系统控制的运动步态更加丝滑且稳定性更强。在实现增强四足机器人运动控制稳定性的过程中,先记录初始电机力矩的实验数据,研究四足机器人仿真实验中足端轨迹的摆线图,分析了仿真实验中四足机器人仿真模型的运动摆线,然后调节十二个电机的力矩,对比分析了四足机器人在实际过程中的摩擦以及四足机器人载荷对实验的影响,最终完成四足机器人的运动控制系统设计。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种四足机器人仿真运动设计系统,其特征在于:包括仿真设计平台、运动学分析模块、运动学仿真模块以及测试分析模块;
所述仿真设计平台用于搭建四足机器人的仿真模型;
所述运动学分析模块通过D-H参数法、正运动分析法及逆运动分析法对四足机器人进行运动原理分析;
所述运动学仿真模块用于结合四足机器人的仿真模型和运动学分析结果,使四足机器人可以进行连贯不停止的仿真运动控制;
所述测试分析模块通过对四足机器人的足端轨迹进行测试分析,完成四足机器人的运动控制系统设计。
2.根据权利要求1所述的一种四足机器人仿真运动设计系统,其特征在于:所述仿真设计平台搭建四足机器人的仿真模型,具体步骤包括:
(1)在四足机器人模型中定义一个世界坐标系,一个机体坐标系,以及一个脚部的坐标系,同时在四足机器人的四条腿三个关节处分别建立坐标系;
(2)在Solidworks软件中配置好Link以及Joint,四足机器人的12个关节都为旋转关节,在导出urdf模型的过程中,设置12个关节的树关系以及调整好Axis参数。配置好之后会生成对应文件夹,将配置好的仿真四足机器人模型文件夹导入到Coppelia Edu软件中;
(3)在Coppelia Edu软件中配置好四足机器人的关节力矩,调节关节角度,在CoppeliaEdu仿真软件中调节Joint参数,依次测试12个关节电机是否能正常运转,确定12个关节电机的旋转运动方向;
(4)在Matlab软件中编写通信代码,运用逆解将四足机器人仿真模型中的12个电机参数从角度控制转化为弧度控制,在Matlab软件中带入四足机器人实物的相关参数,编写对角步行代码,运行Matlab软件程序,完成仿真模型的建立。
3.根据权利要求2所述的一种四足机器人仿真运动设计系统,其特征在于:所述运动学分析模块进行运动原理分析,具体步骤包括:
(1)D-H参数法
通过对各杆件的空间坐标系进行独立设定,依据杆件本身的结构特征和运动轨迹,构建出四阶齐次转换矩阵,并通过杆件坐标系的连续转换,求得各杆件在空间坐标系中的位置关系,从而获得四足机器人运动方程;
(2)正运动学分析
将四足机器人的身体坐标系统和臀部关节坐标系统的齐次转换矩阵设为矩阵Tja,对两坐标系的位置关系进行分析可得Tja
将臀部关节坐标系统和髋部关节坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为Tab,将髋部关节坐标系统和膝关节坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为Tbc,将膝关节坐标系统和足端坐标系统间的齐次转换矩阵分别设为矩阵Tcz,关节相对于世界坐标系的三个方向的三维矢量分别设为Px、Py、Pz,结合D-H参数法所得的参数,求出所有相邻连杆间的齐次变换矩阵,如下列各式所示:
设足部的位姿矩阵为矩阵Tw
从足部位置向顶部机身坐标系依次齐次变换,得到矩阵关系式:
Tw=Tja*Tab*Tbc*Tcz
将上述矩阵依次带入关系式可以得到矩阵Tw
根据上式,可以解出矩阵Rw
矩阵Rw与矢量式Pw分别反映了坐标系运动间旋转和平移的关系;
将关节角度变量值为别设置为0°、-90°以及90°,并将其数值带入到式矩阵Tw中,解出矩阵Tw
得出的矩阵Tw带入参数表解出的值与四足机器人实际上的四个连杆位置关系是一样的,由此证明正运动学的推导结果是正确的;
(3)逆运动学分析
在正运动学分析中,各连杆间的齐次转换矩阵已被解出,然后由四足机器人脚端在机体坐标系下的坐标逆解出腿部的各个关节角的大小;
将Tw的矩阵关系式乘Tja和Tab矩阵的逆,得出:
设矩阵Rw:
带入得:
将第三行第四列取出,单独计算:
(b-Py)s1=(c-PZ)c1
两边分别取正切函数,得θ1的值:
同理,取Px、Py值并将两者的平方相加,得出:
化简得到:
最终求出θ3的值:
接着,取两边矩阵的第一行第四列,得出:
bc1-Pyc1+cs1-Pzs1-l1=l2c2+l3c23
设三个未知数H,M,K将三个未知数分别定义为:
H=bcosθ1-Py cosθ1+csinθ1-Pz sinθ1-l1,M=l2+l3 cosθ3,K=l3 sinθ3
可以解得:
H=Mcosθ2-Ksinθ2
最终,解出θ2
根据腿部示意图,设l1=0,l2=l3,并且将参数值代入到上述三个求解式中,解出θ1=0°,θ2=-90°,θ3=90°,由此验证了正运动学的结果。
4.根据权利要求1或3所述的一种四足机器人仿真运动设计系统,其特征在于:所述运动学仿真模块的实施步骤包括:
(1)根据运动学分析模块的结果,将所有参数带入到四足机器人的仿真模型,对四足机器人行走时初始腿部状态分析,调整大腿与小腿关节角度;
(2)通过Matlab软件针对四足机器人的足端中心点位置规划出一条摆线型的轨迹来仿真实现四足机器人步态的控制;
(3)对四足机器人进行步态仿真,使四足机器人可以进行连贯不停止的仿真运动控制。
5.根据权利要求4所述的一种四足机器人仿真运动设计系统,其特征在于:所述步态仿真的流程为:通信连接、设置初始步态、循环运行;具体包括:
通信连接:在Coppelia Edu软件中的四足机器人总机身上添加一个脚本;
设置初始步态:首先测量实际四足机器人腿部长度,通过腿部长度编写代码将四足机器人四条腿从角度控制变为弧度控制,为后续的调试流程打下基础,最后根据腿部长度依次设计四足机器人的步行腿关节弯曲程度、抬腿高度、初始x值、运动后x值;
循环运行:利用已经确定的输入和输出之间的映射关系来对四足机器人进行运动仿真;将四足机器人参数设置好之后编写Matlab软件的行走步态和小跑步态,并在主程序中设置循环。
6.根据权利要求1所述的一种四足机器人仿真运动设计系统,其特征在于:所述测试分析模块通过对四足机器人进行足端轨迹测试,并根据测试结果调试确定四足机器人的最终参数。
CN202310960153.XA 2023-08-01 2023-08-01 一种四足机器人仿真运动设计系统 Withdrawn CN116954099A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310960153.XA CN116954099A (zh) 2023-08-01 2023-08-01 一种四足机器人仿真运动设计系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310960153.XA CN116954099A (zh) 2023-08-01 2023-08-01 一种四足机器人仿真运动设计系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116954099A true CN116954099A (zh) 2023-10-27

Family

ID=88448991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310960153.XA Withdrawn CN116954099A (zh) 2023-08-01 2023-08-01 一种四足机器人仿真运动设计系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116954099A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117148740A (zh) * 2023-10-31 2023-12-01 江西机电职业技术学院 桌面级四足机器人的联合仿真步态规划方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117148740A (zh) * 2023-10-31 2023-12-01 江西机电职业技术学院 桌面级四足机器人的联合仿真步态规划方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107214701B (zh) 一种基于运动基元库的带电作业机械臂自主避障路径规划方法
CN107953331B (zh) 一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法
CN106313049B (zh) 一种仿人机械臂体感控制系统及控制方法
Zhou et al. A new forward kinematic algorithm for a general Stewart platform
CN106078752A (zh) 一种基于Kinect的仿人机器人人体行为模仿方法
CN116954099A (zh) 一种四足机器人仿真运动设计系统
CN108665537A (zh) 联合优化人体体态与外观模型的三维重建方法及系统
CN108858188B (zh) 一种应用于人形机器人的人体转体和位移映射方法
CN110076758B (zh) 基于混联机构的仿人型下肢外骨骼构型方法
CN107818318B (zh) 一种人形机器人模仿相似度评价方法
CN104802167A (zh) 基于MAPLESIM的Delta机器人快速建模方法
CN106607910A (zh) 一种机器人实时模仿方法
CN110186661B (zh) 含up副支链的并联机构的运动学正解求解方法
CN109086466A (zh) 单腿多轴双足机器人运动学联合仿真方法
CN103085069A (zh) 一种新型机器人运动学建模方法
CN104678766A (zh) 仿人机械臂飞行球体作业最优击球构型一种求取方法
Hamed et al. Nonstructural geometric discontinuities in finite element/multibody system analysis
Hern et al. Design and dynamic modeling of humanoid biped robot e-robot
CN105438305B (zh) 一种仿生六肢昆虫机器人的使用方法
Zhao et al. Research on path planning of robot arm based on RRT-connect algorithm
Zarkandi et al. Direct position kinematics of a three revolute-prismatic-spherical parallel manipulator
Guardabrazo et al. Analysing and solving body misplacement problems in walking robots with round rigid feet
Cui et al. Kinematic analysis and simulation of walking leg of bionic amphibious crab-like robot
Wang et al. Design and Analysis of a Novel Tree Climbing Robot Mechanism
Junyou et al. Behavior-based control of brush drawing robot

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20231027

WW01 Invention patent application withdrawn after publication