引言

放假前看了一本书：09年坂本范行的《双足步行机器人DIY》，由于该书重点强调实践DIY，在此记录下部分有点启发、有点东西的知识：比如切比雪夫联杆结构、静步行、动步行、ZMP点。也顺便记录下DIY过程中部分核心内容。  

目录

目标对象

具体方法

一、切比雪夫联杆结构

二、转移重心

三、引申内容

（1）重心点的检验方法

（2）静步行

（3）动步行

其它

 

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目标对象

模拟人的走路方式，最终要做到能够直行行走+转向。   首先对人的走姿先进行分析：     目标是：低成本、简易的双足机器人。  

具体方法

 

一、切比雪夫联杆结构

    一般可以堆砌多个转轴关节电机去控制一条“腿”的运动，然而由于我们的目标是低成本简易、可直行转向的双足机器人，不需要太灵活。因此可以使用一些巧妙的机械联杆结构，替代发挥不了太大作用的电机，在此可以使用切比雪夫联杆结构。   该结构如下图所示：       【生活中的联杆结构】 挖土机的铲子    

二、转移重心

由于重力因素，会造成上述结构难以发挥作用，机器人抬脚困难的问题，在此可以使用重心转移的方法解决。     重心转移：顾名思义，只要能够转移重心即可，方法有好多。   1、可以使用加杠杆的方式，方法如下：     2、也可以再加一个电机在头上，通过平移/旋转等方法转移重心：     前行后退：左腿抬起时，重心往右腿压（如下左图）。右腿同理。 左右转弯：左腿抬起时，重心往左腿压（如下右图）。右腿同理。    

三、引申内容

 

（1）重心点的检验方法

在纸板上随意打两个洞，用线拴住其中一个洞，让纸板自然下垂，画出第一条垂线。第二个洞同理，两线交点即为重心。（悬挂法）     然后再用一个夹子在底部支撑，如下图。     发现：如果重心正下方（图中竖线）刚好位于支撑区的话，则纸板不倒。不在的话，就会倒。  

（2）静步行

    步行时，该机器人重心的正下方有与地面相接触的脚（整个脚即支撑区），这种步行方式叫做静步行。  

（3）动步行

与静步行之相反的是——重心的正下方即使没有着力点（支撑区）仍然能够步行的方式叫做动步行。   动步行是利用了重力和惯性力的步行方式。其中，重力与惯性力合力方向与地面的交点被称之为目标ZMP。   在目标ZMP内，惯性力与重力的合力与地面反力相平衡。 （PS：地板反力是由地板摩擦力引起的，这是保证机器人不倒的很重要的力）     如图（a），机器人重心开始向左移动，向右的惯性力虽然小，但足以把目标ZMP带到支撑区（即它的脚）内。 如图（b），机器人重心开始向左加速移动，向右的惯性力稍微变大，足以把目标ZMP带到支撑区内。 如图（c），机器人重心开始向左快速移动，向右的惯性力较大，足以把目标ZMP带到支撑区内。   其中（a）的重心下方在支撑区，（b）（c）的虽然不在支撑区，但由于目标ZMP在支撑区内，因此机器人不会倒下。   因此总结一下，动步行就是：重心的正下方即使没有在支撑区内，但目标ZMP在支撑区内，行走不会倒下的步行方式。

其它

  （1）当然，低成本的机器人往往有较大的局限性，例如难以有效率地爬坡、难以监控平衡、难以实时读取具体数据等问题，因此往往需要搭配微机+传感器等物品去制作机器人。 （2）另外，越是复杂的机器人对材料要求越高，可以使用——改变材料的形状从而增强材料的强度。       （3）步行动作不宜过快，否则遥控就很困难。即转矩不宜过大，否则遥控困难，也不宜过小，否则力气不够走不动。   降低电机中齿轮的的速度，即增大减速比（齿轮比），即增大齿轮间的齿轮数量差距。     （4）我分享出了书籍的PDF版，在我的资源中，当然，百度一下也能搜到资源。