脉冲推力作用下上楼梯双足机器人行走的建模与动力学分析

陈嘉睿; 凌琳; 蒋贵荣

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2021101201

广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2022, Vol. 40 ›› Issue (06) : 131 -144. DOI: 10.16088/j.issn.1001-6600.2021101201

脉冲推力作用下上楼梯双足机器人行走的建模与动力学分析

陈嘉睿, 凌琳, 蒋贵荣

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摘要

本文研究脉冲推力作用下带伸缩腿的上楼梯双足机器人行走的复杂动力学。利用伸缩腿结构解决上楼的触碰台阶问题，采用沿支撑腿方向的脉冲推力提供动力源，运用拉格朗日方程和角动量守恒定律，建立上楼梯双足机器人行走的动力学模型。通过施加幅值限制和与支撑腿角速度相关的脉冲推力构造庞加莱映射。结合理论分析和数值模拟，研究系统的周期解及其分岔等复杂动力学，讨论脉冲参数及自身结构参数对双足机器人稳定行走的影响。研究结果表明：选择合适的参数，系统具有稳定的周期-1解，双足机器人能够稳定完成爬升楼梯的动作；相较于固定脉冲推力，幅值限制和与支撑腿角速度相关的脉冲推力有助于上楼梯双足机器人快速进入稳定的行走状态。