具有柔性脊椎的四足机器人奔跑运动分析

马宗利^1,2，马庆营^1,2，吕荣基^1,2，王建明^1,2

1. 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室2. 山东大学机械工程国家级实验教学示范中心

摘 要：为了提高四足机器人的奔跑性能,设计了一种具有柔性脊椎的四足机器人.该柔性脊椎由两个平行橡胶棒和一个驱动液压缸组成,通过控制驱动液压缸的伸缩可使两个平行橡胶棒实现上下弯曲.分析了该四足机器人的柔性脊椎对奔跑步长的影响.基于Hopf模型的CPG控制方法,推导了髋关节和膝关节的关节驱动曲线幅值的表达式,并通过网络拓扑结构的重建将脊椎驱动信号与各腿部关节驱动信号进行耦合.最后利用Adams和MATLAB/Simulink对四足机器人进行了bound步态仿真,仿真表明具有柔性脊椎的四足机器人奔跑性能显著提高.

关键词：四足机器人;柔性脊椎;Hopf模型;CPG;bound步态;