双足 机器人 行走 动作 调试 说明 人行演示幻灯片

1,动作设计说明,双足机器人行走动作设计北京堂仁翔科技有限公司WWW.TRXCHN.COM,2,行走动作调试方法：,最初完成行走动作的调试，采用的是临摹法。在最开始使用KONDO的机器人时，还没有可以依照的现成的行走数据，所以我们在调试时首先观看机器人行走视频，通过观察，把行走这一复杂动作，分解成一帧帧的动作画面，然后对照画面，调试机器人完成相应的动作。（包括各个动作重心调试，以达到整套动作能够稳定运行）,3,对于现行机器人，我们可以采用对于已有行走动作数据进行转换得到。当然，由于行走动作涉及到双腿及胯部等十台舵机相互配合使机器人重心左右偏移以达到行走目的，困难程度可想而知，因此转换得到的数据只是徒有其表，只有一个动作的雏形，在一帧动作或者两帧动作的衔接中会存在很多问题，所以调试的任务量是比较大的。,4,具体调试方法及注意事项：,下面就一帧帧的分解机器人行走动作，并提出在调试中，需要注意的一些问题,5,6,第一帧：双腿弯曲，重心下移,我们调试的所有动作，首先都是一个直立的动作，这里不再赘述，也不将其作为第一帧数据表述。行走动作的第一帧是另机器人双腿弯曲，以达到使机器人重心下移的目的。由于我们的机器人腿部相对比较长，重心位置较高，不利于重心稳定的控制，重心越低越利于我们的调试，因此这里我们尽量使机器人重心放低，为后面的调试做准备。,7,第二帧：重心偏移,如图所示，主要调节两胯部舵机，并由另外八个舵机配合使重心偏向右边，此时可以说，机器人只有右腿承受身体的重力，最主要的受力舵机为胯部和脚步舵机，调试时应注意这两处舵机的保护，避免损坏。另外双腿间应该有一定间隙，避免胯部舵机损坏。调试完成时，机器人应能够依靠一条支撑腿稳定站立,8,第三帧：抬起非支撑腿,如果上一帧数据调试得当，调试这一帧时，只需要调节左腿腿部四台舵机使机器人左腿抬起，为动作美观和与下一动作更好衔接应使左脚与地面保持平行。（当然由于左腿动作可能是机器人重心发生变化而导致机器人不再能够稳定站立，此时可通过调节右腿脚部舵机角度1到2度的方法使机器人在抬腿过程中依然稳定站立）,9,第四帧：非支撑腿着地,同理，如上一帧动作能够稳定运行，这一帧使左脚着地的动作基本上不存在不稳定的情况，即使动作中能够引起重心的变化，但由于双脚都能够接触地面，因此这一帧动作相对稳定。在上一帧动作的基础上，只需要调节左腿腿部各舵机令左脚着地即可。但应注意的是此时受力腿仍是右腿。(注意：这一帧中容易出现左脚脚面前端或者后端点地的情况，这是应该避免的，应使左脚脚面与地面平行，这样有利于下一帧动作的调试),10,第五帧：重心偏移（左移）,这一帧数据是使机器人重心能够向前和向左偏移，达到向前行走的目的。首先调节胯部两个舵机，再通过其他腿部各舵机的配合能够达到重心左移的目的（我们在调试腿部动作时，往往遵循由上向下的顺序进行调试，因为上部舵机的角度变化会对下部动作造成影响，而下部舵机角度的变化往往不会对上部肢体的动作造成影响，因此先让上部舵机达到我们希望的角度）。,11,在进行胯部舵机调试的时候，我们会考虑怎样的角度才是合适的呢？这里推荐与右图中重心右移的这一帧数据胯部舵机数据进行镜像得到。通过镜像得到的动作会使整个走的动作更加对称，提高可观赏性。这里的镜像，通过对这一帧数据和Homposition的简单对照就可得到。,12,例如初始位置时左右胯部舵机数据分别为88和91.当重心右移的时候数据变成了70和74，这样我们就大概能够通过镜像法得到当重心左移的时候两个舵机数据应为：88+（91-74）=10591+（88-70）=109这样，会使重心向两侧偏移的程度大致相当，动作更加美观。当然，由于行走动作基本上是左右对称的，其他舵机和动作帧也可以通过镜像法得到，但是得到的数据很多时候不能够满足动作稳定的条件，仍需要进行微调。这里，我们的行走数据是通过模板数据转换得到的，直接调试已有的数据即可，没必要非使用镜像法得到。这里只是进行下扩充性说明。,13,调节完胯部舵机后，就需要依照自上向下的顺序，依次调节腿部其他各舵机，右腿舵机调试完成右腿伸展，使机器人重心前移。同时左腿腿部各舵机配合，使左腿弯曲，将重心仍控制在较低的位置，使动作更为稳定。左脚脚部舵机为机器人主要与地面接触的受力点，右脚脚部舵机使右脚面平行与地面，虚着地。这样，重心前移并且转移到了左脚，为下一帧动作做准备。,14,可以说，重心在两侧平移的这一帧动作，是整个行走动作的重中之重。这一衔接动作完成的好，整个行走动作才能更好的衔接，稳定的完成。如果这一帧动作调试存在问题，很可能出现机器人再次抬腿前行的时候由于不稳定而摔倒。（主要原因在于重心左移中，我们调试的数据不能够使机器人左脚完全受力，右脚仍分担了机器人一部分重力，不能够完全的解放出来，在下一帧抬起的时候必然会出现重心不稳而摔倒的现象）又或者在右腿直伸，使重心前移的过程中，腿部各舵机配合的不好，而出现使机器人行走方向改变，整个行走动作可能能够稳定运行完成，但是不能够按直线行走的现象。,15,以上两个问题，都是我们在调试这一帧数据时需要十分注意的。在调试时，没有很多捷径的方法，需要的就是，细心的调节各个舵机角度，一次次的小心试验。通过不断的一点点改变各舵机角度试验，找到最合适的舵机位置，完成比较完美的动作。,16,第六帧：右腿抬起（注意事项及方法同左腿抬起帧）第七帧：右脚着地（注意事项及方法同左脚着地帧）第八帧：重心右移（注意事项及方法同重心左移帧）,17,18,如上图所示，在完成第八帧动作数据调试之后，再次抬起左脚的动作同前面讲过的第三帧数据较为相似，或者说可以使用完全相同的数据。它们唯一的区别在于，第三帧动作的前一动作是在双脚平齐的情况下重心右移的动作，而第八帧动作的前一动作是在右脚在前左脚在后的情况下重心右移的动作。,19,20,第八帧跟第三帧动作数据能否通用，也是行走动作数据调试的一个难点。当然即使不能完全一样，相差也不会很多。,21,周期调试法：,前面，我们基本上已经完成了一步行走动作的调试。而左右脚各迈一步也就是整个行走动作的基础。我们现将它们的组合叫做一个周期。通过这样的一个个周期的叠加，我们就能够完成几步甚至十几步行走的动作数据。由于方法比较简单，这里不再赘述。,22,最后的调试：,当然，在完成单帧动作数据的调试以后，我们还需要把所调的数据下载到机器人处，然后连续运行，看看调试效果。很多时候有这样的情况，单帧数据是能够稳定运行的，但是连接起来顺序执行就会出现不稳定的晃动现象。这主要是由于，若一帧数据出现轻微的晃动现象，在单步调试时会给它更多的时间由晃动到稳定。但是连续运行时，这个动作还没等稳定下来，下一帧就开始动作，而此帧在调试时是从稳定开始的，此时从晃动开始，从而导致这帧动作变的更加不稳定，最终导致整个动作失败（蝴蝶效应）。,23,蝴蝶效应的解决办法：,在遇到上述问题的时候，通常所使用的办法就是微调腿部各舵机，让不稳定的那一帧更加稳定（经验、细心和耐心）。另外，还有一种治标不治本的方法，就是以牺牲速度位来解决。降低这一帧和下一帧的速度位，给这一帧更多的时间趋于稳定，也另下一帧的衔接变得更加稳定。,24,由于在最开始调试时，动作数据往往会出现较多问题，建议开始时只调试两到三步，这样出现问题修改起来的工作量可以接受。当这两到三步数据的问题解决以后，再通过上位机软件加长行走动作，以减少我们修改数据的工作量。,25,调试小技巧：,手部舵机的配合使用在前面讲的调试过程中，只提到了腿部各舵机的调试，在实际过程中，手部舵机也是有一定功用的。双手的左右以及前后摆动，能够少许的改变机器人重心位置，巧妙的利用这一点可以使我们能够调试出相对稳定的动作,26,舵机保护在调试行走动作的时候，经常容易损坏的就是胯部的两个舵机，以及脚踝部的两个舵机。这是可以理解的。因为行走中很多时候整个身体的重心都集中在一条腿上，而受力最大的就是胯部跟脚踝部舵机。因此，在调试中，应尽量不让机器人过多的单脚站立（拿起来调试），并且如果发现这两处舵机出现过热现象，应立即断电，停止调试，过会之后再开始。另外应始终注意，双腿之间，应存在一些缝隙，以避免胯部舵机烧坏。,27,数据研究很多时候我们为了机器人舵机安全，都没必要一定打开机器人开关，通过只对数据的观察，而不借助机器人，在某些情况下，也同样能达到很好的调试效果。例如为了动作的更加稳定，在修改了某组数据后，我们发现后面几帧数据也应作同样的修改，这时我们就可以将机器人断电，然后只通过上位机软件对数据进行相应修改即可。另外，添加更多的行走周期的时候，也没必要使用机器人，只要通过数据观察，找到一个周期