采用滑块曲柄机构扩展有损弹簧负载倒立摆模型
机器人学
2015-06-08 v1
摘要
弹簧负载倒立摆（SLIP）模型在描述动物与人类的奔跑行为方面有着悠久历史，并已被用作具备动态运动能力机器人的设计基础。将有损物理系统中的SLIP锚定得到了新型模型，即带有腿部粘滞阻尼的原始SLIP扩展版本。然而，此类有损模型需要额外的能量泵入机制以控制系统运动并达到极限环。一些研究通过在髋关节处添加主动可控扭矩驱动解决了该问题，此驱动已相继用于许多机器人平台，例如流行的RHex机器人。但是，髋扭矩驱动相对于地面主要在前进方向上对质心（COM）产生力，使得高度控制尤为困难，特别是在低速时。当机器人水平速度为零，即无水平移动的稳态跳跃（steady hoping）时，情况更为严峻，系统达到奇异性，垂直自由度完全丧失。为此，我们提出了一种采用滑块曲柄机构（slider-crank mechanism）扩展有损SLIP的模型，即SLIP-SCM，其可在机体约束于垂直方向时生成稳定的极限环。我们提出了SLIP-SCM模型非线性系统动力学的近似解析解，以刻画其运动过程中的行为。最后，利用该近似解析解对SLIP-SCM模型进行不动点稳定性分析，表明所提模型在我们关注的范围表现出稳定行为。
引用
@article{arxiv.1506.01808,
title = {Extending The Lossy Spring-Loaded Inverted Pendulum Model with a Slider-Crank Mechanism},
author = {H. Eftun Orhon and Caner Odabas and Ismail Uyanik and Omer Morgul and Uluc Saranli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.01808},
year = {2015}
}
备注
To appear in The 17th International Conference on Advanced Robotics