Instability Adjustment and Fault-tolerant Gait Design for Hexapod Robot Single Leg Failure

Abstract

摘要： 对六足机器人在运动过程中，支撑腿发生单腿失效时的稳定性进行了分析，根据零力矩点法（ZMP）与力-角稳定锥法（FASM）结合的失稳判定流程给出一种基于实时运动平面解析求解方法的失稳倾翻调整策略；在CPG控制器分层建模的基础上设计一种自适应容错步态生成器，根据腿部负载的变化延长或缩短支撑相并且能够产生多种步态。采用ADAMS-Matlab联合仿真系统对六足机器人单腿失效倾翻调整策略和容错步态进行仿真，仿真结果表明：机器人发生失稳倾翻时能够在1 s内完成调整；自适应容错步态下的稳定裕度在0.6～1.6 m范围内且翻滚角及俯仰角的波动范围均在–1°～1°之间。验证了失稳倾翻调整策略和自适应容错步态应用在单腿失效六足机器人上的可行性和有效性。