Как рассчитать статические и динамические показатели стабильности у роботов-ног

Понимание пределов устойчивости легированных роботов имеет важное значение для обеспечения их безопасной и эффективной работы. Статические и динамические пределы стабильности дают представление о том, насколько хорошо робот может поддерживать баланс в различных условиях. В этой статье объясняется, как вычислять эти пределы и их значение в дизайне и управлении роботами.

Статическая маржа стабильности

Статический запас устойчивости измеряет, насколько центр массы робота (CoM) может смещаться, прежде чем потерять равновесие. Он в первую очередь касается конфигурации робота в состоянии покоя.

Для расчета маржи статической стабильности:

• Определите опорный полигон, который является областью, закрытой контактными точками робота с землей.
• Определить положение CoM робота относительно опорного полигона.
• Вычислите наименьшее расстояние от проекции CoM до края опорного полигона.

Статический запас устойчивости — это самое короткое расстояние, часто выражаемое в процентах от размеров опорного многоугольника.Большой запас указывает на большую стабильность.

Маржа динамической стабильности

Маржа динамической устойчивости учитывает движение робота и силы, действующие на него во время движения, она оценивает, насколько робот может ускоряться или двигаться, не теряя равновесия.

Для расчета маржи динамической стабильности:

• Анализ скоростных и разгонных векторов робота.
• Вычислите нулевую точку импульса (ZMP), которая является точкой, где суммарные моменты из-за силы тяжести и инерции равны нулю.
• Сравните позицию ZMP с границами полигона поддержки.

Наценка динамической устойчивости — это расстояние между ZMP и опорным полигонным краем.Поддержание этого наценки в пределах обеспечивает стабильное движение.

Резюме

Расчет маржи статической и динамической стабильности помогает в разработке стратегий управления для ногатых роботов. Статическая маржа фокусируется на равновесии в покое, в то время как динамическая маржа учитывает движение и силы во время передвижения. Оба имеют решающее значение для обеспечения баланса и предотвращения падений.