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第年卷第月期器.,.
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文章编号:
基于弹簧一质量模型的仿袋鼠跳跃机器人步态稳定性研究、
夏旭峰,葛文杰,张永红
西北工业大学机电学院,陕西西安
摘要:根据袋鼠跳跃运动的特点,
分析建立了其动力学方程,,研究了仿袋
鼠跳跃机器人顶点反射映像函数、固定点的存在性及其稳定性,获得了仿袋鼠机器人在跳跃过程中满足步态稳定性
的各个参数的取值范围,,通过实例证明了采用线性化近似分析的有效性,
并获得了仿袋鼠机器人稳定跳跃时各参数之间的变化关系.
关键词:仿袋鼠跳跃机器人;弹簧一质量模型;步态稳定性;顶点反射映像法
中图分类号: 文献标识码:

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引言模型,以庞加莱映像法证明了对于固定触地角的仿
人跳跃机器人,其周期步态存在着渐近稳定性,但在
袋鼠与其它跑跳四足动物相比,具有奔跑速度
他们的分析中忽略了重力的影响.¨等人采
快、越障能力强、运动稳健、耗能低的优点⋯,尤其袋
鼠为双腿并拢跳跃模式,相当于单腿跳跃机构,结构用一类不可积汉密顿系统的近似积分映像法对仿人
十分简单,因而仿袋鼠跳跃机器人在星际探测、军事跳跃机器人进行了步态稳定性的分析,得出了控制
,但
了使仿生机器人能迅速有效地完成任务,最大限度由于采用的是纯数值法,其数值计算迭代过程相当
地减少损失,它们必须具有良好的运动稳定性,加之麻烦,且没有表示出影响机器人步态稳定性的参数

题,所以解决其跳跃步态稳定性就成为其关键技术研究报道.
,在仿生机器人步态稳定性研究方面,国本文针对袋鼠跳跃运动的特点,基于弹簧一质
外的研究主要集中在仿人跳跃机器人及多足生物跳量模型—,,考虑其重力的影
,从仿袋鼠机器人跳跃的顶点反射映像出发,采用
基金项目:国家自然科学基金资助项目
收稿期:——
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第卷第期夏旭峰等: 基于弹簧一质量模型的仿袋鼠跳跃机器人步态稳定性研究
拉格朗日法通过线性化近似分析,研究了其跳跃方程为:
运动步态的稳定性. 一一
模型的建立妒
采用一个代替动物腿脚的线性弹簧和一个代替式为二阶的非线性常微分方程,要求出其精
动物躯干质量的质量块构成的简单模型,能够精确确的解析解较为困难,在这里设△足够小,则有
,从而可得/驴常量.
由活跃的肌肉、腱和韧带组成的复杂部分与模型中由式可得系统机械能守恒,且系统机械能为:

干、头及尾巴约占了其整个身体质量的.% ,所以嘉。
可以将袋鼠整个躯体简化为一个质量块,腿部简化. 着地阶段的径向运动