小型仿人機器人的設計及步態規劃

3．2 根據周期比例利用通用軟件規劃步態
由圖3可知，在一個完整的步態周期里包括2個雙支撐和2個單支撐時間，設置雙支撐占周期的20％，單支撐占周期的80％。對于單腿來說，整個周期里只有一個擺動周期，占周期的40％，支撐周期由一個單支撐和兩個雙支撐組成。占周期的60％。兩條腿的髖關節角度必須滿足式(1)，才能保持行走時身體平衡。

式中，r為髖關節的相關系數，n為自由度，xi和yi分別是人類和機器人在第i次運動的髖關節角度，x和y分別是人類和機器人在一個周期內髖關節運動角度的平均值。根據式(1)利用目前通用的機器人行為編輯軟件進行步態規劃，規劃結果如圖4所示。

根據圖4所示的步態規劃與仿真圖對所設計的機器人進行行走試驗。試驗結果表明，機器人在行走之前要有立正的準備姿勢，使其重心與身體所在平面與地面垂直，通過調整膝關節角度實現機器人的穩定行走，證明了該算法可行。

4 結論
設計了一款結構緊湊、外形美觀的小型雙足機器人本體，機器人共18個自由度，每條腿6個，每條臂3個，可用作科學研究平臺，也可用于機器人比賽。使用行為編輯軟件步態規劃所設計的機器人，所規劃的步態模式具有軌跡可達性和運動可控性，反映一種連續穩定的自然行走模式。仿人模式的步態規劃方法從模仿人的角度很好反映擬人體生物機械的高效步行機理。采用模糊控制和專家控制理論，以步態穩定狀態為輸入，非時間參考量軌跡的修正量為輸出，涮節機器人的瞬時步行速度和雙腳著地的周期比例，在線實時修正步態，機器人可在不改變空間運動路徑的情況下實現動態穩定步行。