四足步行机器人的SimMechanics 模型建立

摘 要:由于机器人数学描述的复杂性,使得在机器人运动学、动力学分析方面显得较为困难,所以大部分四足步行机器人采用基于模型的控制方法，该方法需要对机器人自身及周围环境建模。在复杂模型下控制器计算的实时性难以保证，控制难度较大，从而限制了机器人的性能。本文使用MATLAB 中的SimMechanics 工具箱建立四足机器人的电脑模型，并对机器人腿部及躯体的运动进行了模拟仿真。通过仿真,验证了模型的合理性, 得到了机器人腿部关节和躯体运动的模拟图，为进一步分析机器人系统的性能提供了依据。

关键词: 四足步行机器人；SimMechanics 工具；模型；仿真

1. 引言

    四足机器人的机械结构和驱动直接影响其运动速度、功耗和负载；由于四足机器人的腿部机构多为开链机构，机器人关节较多，所以自由度较多。如要实现其稳定、快速的行走,则对多个关节的协调性要求较高，这为机器人的运动学和动力学分析带来了困难。虽然运动学分析可以通过机构的空间变换来求得所需要的结果，但动力学分析却涉及到更多的变量，相关公式的推导也更为复杂，因而通过数学计算来进行机器人的动力学分析实现起来较为困难。本文首先进行了机器人直线行走步态下的运动学分析，通过分析所得出的结果，利用MATLAB 中的SimMechanics 工具箱软件建立机器人模型，进而通过模型仿真，得出机器人躯体和腿部的运动仿真图，为进一步研究作铺垫。

2. 四足步行机器人运动分析

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