【论文解读】直驱四足机器人Minitaur运动学建模

论文作者:Daniel J. Blackman, John V. Nicholson, Camilo Ordonez, Bruce D.Miller, and Jonathan E. Clark

一、结构参数

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二、腿部运动空间

【论文解读】直驱四足机器人Minitaur运动学建模
上图展示了minitaur的一条腿的整个运动周期,从摆动相到支撑相。ψs\psi_s为支撑相扫过的角度,论文中详细的参数如下:

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下面来介绍腿部运动学模型:
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这里构造一个虚拟的腿L,对于给定腿部末端位置[x, y],有以下数量关系:

腿长:L=x2+y2L=\sqrt{x^2+y^2}

摆角:ψ=arcsin(xL)\psi = \arcsin(\frac{x}{L})

伸展角度:ϕ=arccos(L2+L12L222L1L)\phi=\arccos(\frac{L^2 + L_1^2 - L_2 ^2}{2L_1L})

根据以上关系,我们可以求出电机所需要的控制角度为

θ1=ϕψ\theta_1 = \phi - \psi

θ2=ϕ+ψ\theta_2 = \phi + \psi

需要注意的是,在之前构建的仿真环境中,我们直接用三角函数来生成摆角信号和伸展角,即:
ψ=0.3sin(2πft+φ)\psi = 0.3\sin(2\pi f t + \varphi)

ϕ=0.35cos(2πft+φ)\phi = 0.35cos(2\pi f t + \varphi)

其中,ff为频率,用于控制信号周期,φ\varphi为相位