【控制control】四足机器人动力学模型-SLIP
系列文章目录
提示:这里可以添加系列文章的所有文章的目录,目录需要自己手动添加
TODO:写完再整理
文章目录
- 系列文章目录
- 前言
- 一、动力学建模构型方法
- 二、四足机器人SLIP(弹簧加载倒立摆)模型
- (1)SLIP的由来
- (2)SLIP的目的
- (3)SLIP建模与原理
- (4)SLIP模型针对四足机器人步态的等效简化分析
- (1)对定向蹦跳步态进行等效简化
- (2)对对角小跑步态进行等效
- (5)SLIP模型失效条件分析
前言
认知有限,望大家多多包涵,有什么问题也希望能够与大家多交流,共同成长!
本文先对四足机器人动力学模型-VMC、SLIP和浮动机体模型做个简单的介绍,具体内容后续再更,其他模块可以参考去我其他文章
提示:以下是本篇文章正文内容
一、动力学建模构型方法
向量 rj 指定每只脚相对于身体 CoM 的位置,而力fj 提供每只脚下的力
地面接触反力与质心加速度示意图
四足机器人动力学模型十分复杂,需要简化,否则公式与计算都很复杂。通过对复杂的动力学模型降维解耦,对实物模型进行简化,把四足机器人的驱动器和减速器忽略, 简化成为仅有连杆和转角分析。【防盗标记–盒子君hzj】因为机器人躯干的特性和腿部的特性相差较大,故分别独立建立两个模型:浮基单体动力学模型、多刚体动力学模型,动力学建模用到的方法无非是 Newton-Euler 或者 Lagrangian 等等。通过位姿确定各关节力矩合躯干合力矩的关系
把四足机器人看成一个单刚体模型和一个浮动基体模型。【防盗标记–盒子君hzj】平衡控制器的模型是一个高度简化的单刚体模型,这个模型也能用来做跳跃阶段的地面反作用力规划
二、四足机器人SLIP(弹簧加载倒立摆)模型
(1)SLIP的由来
通过对复杂的动力学模型降维解耦,通过对实物模型进行简化,把四足机器人的驱动器和减速器忽略, 简化成为仅有连杆和转角分析。把躯干看做坐标系基(固定)坐标系,分别对连杆(腿) 建立坐标系【防盗标记–盒子君hzj】。进行相对于固定的参考坐标系的运动作为时间的函数进行分析研究。将四足机器人简化为质量块加弹簧的模型。
(2)SLIP的目的
实现弹跳需要对Z轴虚拟力前馈进行规划,另外同时在支撑相时完成对姿态的控制产生相应的虚拟转矩T。
(3)SLIP建模与原理
SLIP模型将躯干近似成一个质量块,将腿部连杆结构近似成一个弹簧,把整个步态周期分解成为四个过程:
1、使用SLIP模型进行近似,描述躯干和虚拟腿部的力矩关系,把躯干看做坐标系基(固定)坐标系,分别对连杆(腿) 建立坐标系。进行相对于固定的参考坐标系的运动作为时间的函数进行分析研究。【防盗标记–盒子君hzj】将四足机器人简化为质量块加弹簧的模型。实现弹跳需要对Z轴虚拟力前馈进行规划,另外同时在支撑相时完成对姿态的控制产生相应的虚拟转矩T。
2、 用于躯干和腿部的力分配+已知腿的虚拟力【即反作用力】求每个关节的力矩
3、SLIP模型将躯干近似成一个质量块,【防盗标记–盒子君hzj】将腿部连杆结构近似成一个弹簧,把整个步态周期分解成为四个过程:
第一过程:足端刚刚触地状态至弹簧压缩到最大状态,速度方向向下,大小先增大后减小,最后机器人的速度为零,这个过程机器人将重力势能与动能转化为弹簧的弹性势能(实际弹性势能与电机作用力相位相反相互抵消)
第二过程:足端弹簧压至到最大状态到足端刚刚离地状态,速度方向向上,大小先增大后减小,理想状态时该速度与触地时的速度大小相等方向相反。这个过程机器人的弹性势能转化为重力势能与动能,【防盗标记–盒子君hzj】这个过程恰恰与第一过程相反
第三过程:足端刚刚离地状态到机器上上升至最高状态,速度方向向上,大小一直减小,最后机器人的速度为零,这个过程机器人将动能转化为重力势能
第四过程:机器上上升至最高状态到足端刚刚触地状态,速度方向向下,大小一直增加,理想状态时该速度与离地时的速度大小相等方向相反。这个过程机器人的重力势能转化为动能,【防盗标记–盒子君hzj】这个过程恰恰与第三过程相反
(4)SLIP模型针对四足机器人步态的等效简化分析
SLIP模型适用于定向蹦跳步态与对角小跑步态。
(1)对定向蹦跳步态进行等效简化
定向蹦跳步态是一拍步态,由于机械结构是对称的,【防盗标记–盒子君hzj】每条腿的结构也一致,若蹦跳的周期四条腿都一致且同相,则该四条可以完全等效于一条腿,再把腿的质量忽略,连杆结构即可等效成弹簧,把躯干等效成质量,即可用SLIP模型分析。
(2)对对角小跑步态进行等效
对角小跑步态是两拍步态,故对角腿是同相同周期的,亦可以等效成为一条腿,此时四足机器人已经等效成为双足机器人,且该双足机器人步态周期一致,相位互差180度,同理,亦可用SLIP模型分析。
(5)SLIP模型失效条件分析
-抬腿过程发生碰撞
-触地过程踏空
-触地惯性跌倒
【控制control】四足机器人动力学模型-SLIP相关推荐
- 【机器人学、机器人控视觉与控制】四足机器人MATLAB仿真
文章目录 [机器人学.机器人控视觉与控制]四足机器人MATLAB仿真 1 创建一条机器人腿 2 单腿运动 3 四腿运动 [机器人学.机器人控视觉与控制]四足机器人MATLAB仿真 我们的目标是创建一个 ...
- 史上最全 2019 ICRA顶会四足机器人文献整理
史上最全 2019 ICRA顶会四足机器人文献整理 一.ICRA论文集中相关文献对应subsession时间 二.文献整理内容 一.ICRA论文集中相关文献对应subsession时间 15:15-1 ...
- 相对全面的四足机器人驱动规划MATLAB和Simulink实现方式(足端摆线规划,Hopf-CPG,Kimura-CPG)
许久没更新四足机器人相关的博客文章,由于去年一整年都在干各种各样的~活,终于把硕士毕业论文给写好,才有点时间更新自己的所学和感悟.步态规划和足端规划只是为了在运动学层面获取四足机器人各关节的期望角位移 ...
- 基于STM32的四足机器人
1.前言 因为今年暑假要参加电赛,报上了名,选好了指导老师,但是由于和指导老师不熟,所以此约了一个时间过去聊聊,顺便问问如何准备电赛,去了之后,老师交给我了一个任务,控制这个四足机器人进行运动,先前这 ...
- 【四足机器人】学习笔记 单腿逆运动学和站立姿态控制
[四足机器人]学习笔记 单腿逆运动学和站立姿态控制 一.四足机器人单腿逆运动学原理 二.四足机器人站立姿态控制原理 近期,博主在古月居学习关于四足机器人的相关部分知识,从阳炼老师的四足机器人控制与仿真 ...
- 【转载】MIT四足机器人Cheetah 3控制方案笔记
转载:知乎 Wenboxing https://zhuanlan.zhihu.com/p/190028074 这里写自定义目录标题 MIT四足机器人Cheetah 3控制方案理解笔记(1)--摆动腿控 ...
- MIT四足机器人Cheetah 3控制方案理解笔记(1)——摆动腿控制、单刚体模型平衡控制器
之前一段时间在阅读MIT四足机器人Cheetah 3以及Mini Cheetah控制方案的相关论文,在此处做一些笔记.Cheetah 3与Mini Cheetah的控制方案大同小异,此处先以Cheet ...
- 第一篇----行走控制的研究现状:双足机器人四足机器人
最近打算入门双足机器人.四足机器人,通过在网上搜索,整理一份比较全面的介绍目前发展状况的资料. 需要关注的几个学术大牛人物 Marc Raibert 网站为:MIT Leg Laboratory, 网 ...
- 【四足机器人支撑腿反作用力规划】未简化的动力学模型规划反作用力 +运动学模型雅可比+虚功原理规划关节扭矩方法
系列文章目录 提示:这里可以添加系列文章的所有文章的目录,目录需要自己手动添加 TODO:写完再整理 文章目录 系列文章目录 前言 一.基于动力学模型的工作空间控制框图 二.原理推导 三.缺点 前言 ...
最新文章
- 都是“工作惯性”惹的祸
- 如何获取iOS设备的IP地址
- 【JAVA秒会技术之秒杀面试官】JavaEE常见面试题(六)
- python Pil byteio转换
- Oracle中压缩数据节省空间和提高速度
- 泰山服务器 oracle数据库,泰山之巅对话•Oracle数据库掌门人:领先对手10年?凭什么口气这么大?...
- [BUGKU][CTF][Reverse][2020] Reverse writeup 1-7 暂时肝不动了
- pythonjson实例_python:JSON的两种常用编解码方式实例解析
- 文本编辑器_markdown编辑器与富文本编辑器优缺点比较
- 福建首个区块链赋能教育信息化项目上线
- windows cmd 定义和使用变量
- 获取当天零点/最晚时间戳
- Appium+python自动化(七)- 初识琵琶女Appium(千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面)- 上(超详解)...
- 重磅!图森王乃岩团队最新工作—TridentNet:处理目标检测中尺度变化新思路
- DPDK系列之三DPDK介绍及简单应用
- java中抓阄_有种取名是让宝宝“抓阄”选,宝妈打开纸条后笑了:你自己选的...
- 可行解、最优解、基解、基可行解、基最优解
- Jieba库基本用法
- php+点击图片跳转网页,怎么在图片上加超链接 点击图片跳转到指定网页
- ucos II任务管理之三:删除任务