四足機器人步態(tài)規(guī)劃與接觸狀態(tài)

0、步態(tài)規(guī)劃

四足機器人控制當(dāng)中，步態(tài)是至關(guān)重要的一項。我們可以簡單理解成四足機器人運動過程中各腿的狀態(tài)，在這套設(shè)計方案中，我們對步態(tài)的規(guī)劃主要分成兩大主要部分，即接觸狀態(tài)和周期函數(shù)。而步態(tài)規(guī)劃的目的，就是創(chuàng)建一個關(guān)于的足端接觸狀態(tài)的周期函數(shù)。

1、接觸狀態(tài)

四足機器人行進過程中，根據(jù)足端與地面是否發(fā)生接觸，我們可以規(guī)定各條腿的兩種接觸狀態(tài)，即接觸（contact）與擺動（swing）

總控制器會根據(jù)步態(tài)規(guī)劃給出的狀態(tài)，移交至對應(yīng)的控制器去處理，即擺動腿控制器（swing leg controll），接觸腿控制器（contact leg control）。

對于這兩種狀態(tài)，可以簡單地用一個布爾類型的值s來定義，即

對于周期性的步態(tài)規(guī)劃，我們可以用下標(biāo)Φ來進行區(qū)分，可以寫成：

2、步態(tài)周期

四足機器人的運動歸根到底都是周期運動，我們無須量化機器人運動的整個過程，因此如何量化定義一個完整的步態(tài)周期顯得極為重要，在此我們使用基于時間的周期函數(shù)，定義一個基準(zhǔn)相位值，公式如下：

其中，

• t：當(dāng)前運行時間
• t0：當(dāng)前周期開始時間
• T：一個步態(tài)周期

同樣我們可以利用取余的方法來簡化上述周期函數(shù)，兩者并無實質(zhì)的區(qū)別：

其中

• %為取余運算
• t為當(dāng)前運行時間

對于相同類型的周期信號，我們可以利用相位差來表征周期函數(shù)之間的差別，因此有了基準(zhǔn)相位函數(shù)之后，我們就可以利用其來定義各條腿的相位，如下式：

其中，Φi,offset為第條腿與基準(zhǔn)相位的相位差。