Способ координации движений конечностей шагающего аппарата Советский патент 1978 года по МПК B62D57/02 

ной, а изменяют скорость в фазе опоры. Кроме того, для автоматического поддержания заданных параметров движения конечностей при изменении типа походки измеряют рассогласование текущих значений угловых положений шарниров бедра конечностей и изменяют на текущем шаге скорость каждой конечности в фазе переноса на величину, пропорциональную измеренному рассогласованию меледу текуш,им и заданным положениями.

На фиг. 1 изображены четыре возможные траектории волны возбуждения; на фиг. 2 - диаграммы трех типов походки; на фиг. 3 - диаграмма перехода от походки «галоп к походке «трешками.

Рассмотрим осуществление способа координации движения конечностей на примере шестиногого аппарата, имеющего симметричное относительно продольной оси расположение конечностей: конечности 1-3 левой стороны аппарата и конечности 4-6 правой стороны.

Каждая конечность имеет, например, три степени свободы и состоит из двух шарниров; двустепенного шарнира бедра и одностепенного шарнира голени. Причем, одна степень свободы шарнира бедра обеспечивает движение конечности вперед-назад, а другая степень вместе с шарниром головки обеспечивает движение конечности в плоскости, перпендикулярной к боковой поверхности аппарата.

Управление движением такого аннарата заключается в формировании двух программ: программы управления движениями каждой конечности и программы межконечностной координации. Причем, первая программа обеспечивает независимое движение каждой конечности в фазах опоры и переноса при заданных значениях длины шага и угловых положений шарниров, а вторая - формирование заданных фазовых сдвигов между движениями отдельиых конечностей.

Различные значения фазовых сдвигов определяют различные типы походок, т. е. различное число конечностей аппарата в каждый момент времени в фазе опоры.

Так при «поочередной походке в каждый момент времени на поверхности находятся пять конечностей, а в фазу переноса поочередно переводят по одной конечности. При походке «галоп на оноре находятся четыре конечности, а в фазе нереноса две, а при походке «трешками в фазах опоры и переноса - по три конечности в каждой.

Для обеспечения перестройки походок в процессе движения аппарата формируют волну возбуждения, заключающуюся в поочередном переводе каждой последующей конечности при достижении предыдущей опоры либо заданного значения углового положения в первом шарнире. Возможные траектории I-IV волны, показанные пунктиром-стрелками, приведены на фиг. 1.

Используем траекторию I. На диаграмме (см. фиг. 2) графически изображены три типа походки. Фаза переноса выделена жирной чертой, а фаза опоры - тонкой. Из диаграмм видно, что для перехода от походки «поочередной к походке «трещки необходимо длительность /„ер фазы переноса оставить постоянной, а уменьшить длительность ion фазы опоры. Но так как длина шага

постоянна и одинакова для всех конечностей, то уменьшение времени фазы опоры соответствует возрастанию скорости движения в этой фазе. Следовательно, для изменения тина походки аппарата необходимо

при постоянных значениях длины h шага и скорости /п фазы переноса изменить величину Vo скорости фазы оноры.

Рассмотрим осуществление способа координации на примере перехода от походки

«галоп к походке «трешки по диаграмме, приведенной на фиг. 3, где а+, а- - задаваемые значения положений шарииров бедра в щнце фазы переноса и фазы опоры соответственно.

Пусть аппарат движется со скоростями УП и Vo, соответствующими походке «галоп. Для перестроения ноходки изменяют величину скорости фазы опоры всех конечностей до значения, соответствующего походке «трешками (момент А на фиг. 3). Рассмотрим движение конечности 3. К моменту А конечность 3 находилась в фазе опоры, в которой и продолжает двигаться дальше, но с другой скоростью. В это время

конечность 2, достигшую значения а, переводят в фазу переноса, и она продолжает движение в этой фазе до достижения значения а+. Все это время третья конечность движется в фазе опоры. В момент перевода

конечности 2 в фазу опоры сигнал возбуждения подают на конечность 3 и производят измерение текущего положения первого шарнира конечности 3. В данном случае шарнир сместится дальше задаваемого полол ения а на величину Ахз (а другие конечности на Ах, Ах2, Axi, Ах, Ах), и движение в фазе нереноса этой конечности начнется из текущего положения. Скорость конечности 3 увеличивают в соответствии с

уравнением:

Т/ - 1/ Л +

где 1/пз -скорректированное значение скорости переноса,

/I а+ + а. Дальнейщее движение при отсутствии рассогласований конечность б)дет совершать с первоначальным значением скорости фазы переноса. Аналогичные

действия производят и для остальных конечностей. После переходного режима конечности буд}т двигаться в режиме походки «трешками. Изобретение обеспечивает перестроение

типа походки в процессе двилсения аппарата только лишь одним параметром - скоростью фазы опоры, и поддержание заданных кинематических параметров на автоматическом уровне. Способ может быть применен для шагающих аппаратов с автономными системами управления, когда роль оператора сводится к заданию обобш,енных параметров движения, что позволяет значительно упростить управление и повысить надежность системы в целом.

Формула изобретения

1. Способ координации движения конечностей шагаюшего аппарата путем независимого регулирования скорости каждой из симметрично расположенных вдоль аппарата конечностей в фазах переноса и опоры

при постоянстве длины шага и значений угловых перемещений шарниров бедра и голени, отличающийся тем, что, с целью изменения типа походки в процессе движения аппарата, скорость конечностей в фазе переноса задают постоянной, а изменяют скорость в фазе опоры.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью автоматического поддержания заданных параметров движения конечностей при изменении тина походки, измеряют рассогласование текущих значений угловых положений шарниров бедра конечностей и на текущем шаге изменяют скорость каждой конечности в фазе переноса на величину, пропорциональную измеренному рассогласованию.

С

1л Al

insp t on

ЛА АЛ

Л( И t/C.t t IA

N -Al

ж

Mf

ion

fnep ton

2

..

„ TpeiL/fu