5.1 引言
人形机器人具有广阔的应用前景,其研制工作得到了各国的重视,近年来已
取得巨大的进展,但仍存在大量的理论和技术问题有待深入研究。如何规划机器
人步态使其稳定行走仍是人形机器人研究领域的关键技术之一。步态是在步行运
动过程中,机器人的各个关节在时序和空间上的一种协调关系,通常由各关节运
动的一组时间轨迹来描述。步态规划的目标是产生期望步态,即产生在某个步行
周期中的实现某种步态的各关节运动轨迹(期望运动轨迹)。步态规划是机器人
稳定步行的基础,也是双足步行机器人研究中的一个关键技术。要实现和提高机
器人的行走性能,必须研究实用而有效的步态规划方法,实现机器人的稳定步行
为了便于后面的阐述,首先对文中所用到的一些概念作以说明
步长:在一个步行周期内,机器人摆动腿所移动的距离。
步行周期:机器人在周期性步行运动中,完成一步的行走所用的时间。
单脚支撑期:在一个步行周期中,机器人由某一单脚支撑的时间。
双脚支撑期:在一个步行周期中,机器人由双脚支撑的时间。
稳定区域:由支撑的脚掌所组成的凸形区域在水平面上的投影。
5.2 步态规划基本原则
对双足步行机器人而言,理论上可供选择的步态有无数种。但是,步态规划
必须保证以下两个原则:
1.所规划的步态必须满足设定的目标。
2.机器人按照规划步态行走时必须始终保持自身的稳定。
同时,所规划的步态还应符合人类的行走习惯,并使控制尽可能简单。人类
行走步态是几千年演化的结果,是自然界中最合理的行走方式,符合人类的行走
习惯的步态不仅能使机器人保持稳定,而且能使其所消耗的能量减少到最低程度。
此外,机器人的行走必须加以人为的控制,如果规划的步态存在控制上的困难甚
至难以实现,显然意义不大。根据上述的原则,采用平行步态的静态步行方式。
5.2.1静态步行