椭圆分段可变曲率脚模型分析与设计用于两足机器人行走
机器人学
2025-06-10 v1
摘要
本文提出了一种基于椭圆分段可变曲率(ESVC)脚的建模、设计与实验验证。该脚掌灵感来源于人类脚掌在滚动过程中分段曲率变化的形状，旨在提高踏步能效，同时保持基于脚位置的控制器的解析可行性。首先，我们仅使用初等函数对椭圆分段的空间变换进行完整推导，以建立ESVC脚的解析接触模型。随后，采用非线性规划方法基于已知中脚位置确定后掌和前掌的最优椭圆参数，引入误差补偿方法以解决滚动长度计算中的近似误差。最后，将ESVC脚与基于混合线性倒摆模型的行走控制器集成，并通过TT II两足机器人的仿真与物理实验进行验证。实验结果表明，在标记时间、肩部和侧向行走任务中，ESVC脚相较于直线脚和平脚始终能显著降低能耗，侧向行走性能提升最高达18.52%。这些发现表明，ESVC脚为实际应用中的两足机器人 locomotion 提供了实用且高效的替代方案。本文的设计方法也为未来的基于数据驱动的脚掌形状优化奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2506.07283,
title = {Model Analysis And Design Of Ellipse Based Segmented Varying Curved Foot For Biped Robot Walking},
author = {Boyang Chen and Xizhe Zang and Chao Song and Yue Zhang and Jie Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.07283},
year = {2025}
}