基于足端位置的六足机器人漫游地形感知与表征

• 作者: 张明路 王哲 李满宏 张建华 陈俊杰
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 六足机器人 运动学分析 地形感知 量化表征 形貌重构
• 年，卷（期）: 2021,（19）
• 所属期刊栏目: 机器人及机构学
• 页码范围: 48-60
• 页数: 13页
• 分类号: TP242
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2021.19.048

摘要

未知复杂地形的精准感知与量化表征长期制约着六足机器人运动性能与作业效能的本质提升.针对传统基于外部传感的地形感知与表征方法普遍存在的感知范围局限、感知精度不足、表征效果欠佳等突出问题,研究借鉴足式生物地形感知机理,充分利用足端与地形交替离散接触特性,创新提出基于足端位置的六足机器人漫游地形感知与表征方法.通过构建时变机体坐标系下足端位置解算模型,解决漫游地形无序足端序列坐标高效求取难题.基于足端序列的周期化处理与矢量化描述,建立基于周期足端位置状态的局部地形量化表征方法,间接构建时变机体位姿与局部地形间周期映射关系.系统分析相邻周期机体位姿间耦合约束与变换机制,建立基于机体位姿变换的全局形貌拓扑重构方法,以连续精准机体位姿作为参照实现周期映射局部地形的拓扑拼接.样机实验结果表明,基于足端位置的六足机器人地形感知与表征方法相比传统方法能够在无需增设外部观测传感器件条件下较为精准合理的量化表征不同特征局部地形,并实现漫游地形全局形貌的精准拓扑重构.