Виртуальный четырёхногий робот: конструкция, управление, моделирование, эксперименты

Рассматривается макет шагающего робота, который содержит платформу и две двухзвенные ноги и представляет собой тем самым пятизвенный механизм. Передняя нога этого робота моделирует идентичные движения двух передних ног четырёхногого объекта, задняя нога моделирует идентичные движения двух задних ног такого объекта. Ноги имеют пассивные (неуправляемые) стопы, вытянутые во фронтальной плоскости. Благодаря этому робот устойчив во фронтальной плоскости. Этот робот может рассматриваться как “виртуальный” четырёхногий объект. Механизм управляется четырьмя электромоторами. Его система управления включает в себя компьютер, сервосистемы и усилители мощности. Перемещение аппарата представляет собой плоскую ходьбу с галопирующей походкой,которая подобна курбету лошади. В фазе двойной опоры аппарат статически устойчив и число управляющих приводов превосходит число степеней свободы. В одноопорной фазе он представляет собой неустойчивую систему, у которой число приводов меньше числа степеней свободы. В статье описана схема механизма, характеристики приводов и стратегия управления. Представлена динамическая модель плоской ходьбы в двухопорной и одноопорной фазах, а также в момент удара ноги о поверхность. Результаты экспериментов близки к результатам математического моделирования.