仿生四足機器人在障礙路面的步伐規劃與實驗

Abstract

本文主要目的在規劃四足步行機器人的行走步伐並實際進行控制，以 靜態穩定條件下的基本步伐為基礎，透過步伐變換的設計和感測器的回授 判斷，使機器人能在障礙路面上快速且穩定的行走。 本研究提出四足機器人步伐軌跡規劃法則及建立其電腦輔助系統，用 以建構直線行走的最大跨步長度的控制軌跡，及由直線變成任意旋轉角度 旋轉步伐的步伐轉換複合步態。藉此可因應組合曲線路線與障礙路面的控 制軌跡，使機器人能夠進行一般的漫遊與跨障的運動。此外，並研發完成 一套結合BASIC Stamp 2 和89C51 的單晶片控制系統，能使機器人脫離一 般電腦系統而獨立運作，進行步進馬達的運動控制，再從感測器獲得未知 地形資訊，使其能配合路面障礙自動調整步態，穩定而順利地到達目的地。 經實驗驗證，本研究之四足機器人，在直行時能以最大直行步伐前進， 而新的步伐轉換設計減少了運動時贅步發生的情形，使機器人能在保持移 動的狀態下，更快一步的變換成其它步伐。並能在非平坦路面保持穩定的 行走，且能夠自行跨越或避開道路上的障礙，證明本研究的步伐規劃法則 與輔助系統在四足機器人的步伐規劃與控制系統上之可行與效益。