四足机器人步幅、步频与扭矩和能耗关系研究.pdfVIP

第 12期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．12 2012年 l2月 M odularM achineTool AutomaticM anufacturingTechnique Dec．2012 文章编号 ：1001—2265(2012)12—0010—05 四足机器人步幅、步频与扭矩和能耗关系研究水 李 军，苗新聪，张晓宇 (西北工业大学 机 电学院，西安 710072) 摘要：步频与步幅是影响四足机器人运动速度 的主要因素，针对不 同步频与步幅的耦合状态，分别研 究了步频与步幅独立变化对机器人关节扭矩与能耗的影响 ，并对 多种步幅下步频变化 引起速度增加 对运动质量的影响进行 了分析与比较。得 出能耗对步频参数的提 高更为敏感，关节扭矩与步幅参数 的变化有直接的关系，同时肘式关节在运动 中所需提供 的驱动力矩要小于膝式关节，最后给 出了不 同参考标准下步频与步幅的优化耦合范围，结论能够作为四足机器人结构设计与运动优化的参考。 关键词 ：四足机器人 ；步频；步幅；能耗 中图分类号 ：TP242 文献标识码：A TheResearchonEffectofStrideFrequencyandStrideLengthonJointTorque andEnergyCostinTrottingofQuadrupedRobot LIJun，MIAOXin—eong，ZHANGXiao—yu (SchoolofEectromechanics，NorthwesternPolytechnicalUniversity．Xi’an710072，China) Abstract：Striderfequency andstridelengtharemainelementsaffectingthespeedofquadrupedrobot．In thispaper，westudytheeffectofthesetWOindependentvariablesonthejointtorqueandenergyconsump— tionaccording tothe couplingbetween them ．Furthermore，weanalyzeand compare theeffectofthein— creaseofthespeed，whichiscausedbytherfequencywithmultiplestridelengths，onthelocomotionbe— havior．From thesimulationresults，weobservethattheenergy consumption ismoresensitiveto thein— creaseofthefrequency，thejointtorqueisdirectlyrelatedtothechangeofstridelength，andthedriving torquerequiredbytheelbow—styledjointislessthanthatbytheknee—styledjoint．Inaddition，wefigure outtheoptimalrangeofcouplingbetween stridefrequencyandstridelengthbasedonvariousflameofref- erences．Thisresearchmightbenefittothestructuredesign andmotionoptimizationofquadrupedrobots． Keywords：quadrupedrobot；stridefrequency；stridelength；energycost 对于以电机驱动 的四足步行机器人 ，设计成型 0 引言 后其关节输出力与