柔性腿无缘轮被动动态行走器建模与分析

摘要

研究柔性腿无缘轮被动动态行走器建模，并分析阻尼系数对系统动力学的影响。根据行走器的几何特征，选择独立广义坐标描述系统的位置，使用第二类拉格朗日方程建立柔性腿无缘轮被动动态行走器的动力学模型。对柔性腿的结构和物理性质进行分析，得到腿与地面的冲击阶段伸缩腿的切向发生冲击，而径向不传递冲击力的结论，并提出部分冲击假设条件下的状态跳变模型。采用不同的阻尼参数进行柔性腿无缘轮被动动态行走的数值仿真，结果验证了所提方法的有效性。选择较大的阻尼系数，周期行走的双支撑阶段占整个行走周期的77.6%，单支撑阶段占整个行走周期的22.4%，斜坡角度在0.1～0.7 rad范围内可以实现周期行走。柔性腿无缘轮可被动动态行走的斜坡角度，随着阻尼系数的减小而减小。

关键词

被动动态行走 / 冲击模型 / 极限环 / 柔性腿无缘轮

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.12172059)