髋部垂直运动对双足机器人行走步态的影响

《Scientific Reports》：Hip vertical motion effects on walking gait for biped robots

　　在双足机器人行走中，髋关节高度通常被假设为恒定值。然而，在人类行走过程中，髋关节会在垂直方向上发生振荡。与固定髋关节高度（FHH）的步态相比，具有类人髋关节垂直运动（HVM）的步态是否更加节能尚未得到充分研究。我们提出了两类步态，以研究HVM对双足机器人模拟机械能耗的影响。步态参数通过优化确定。周期性步态参数的优化准则是最小化单位距离内关节执行器的模拟机械能耗。比较了不同步长和步态周期下HVM与FHH的最优步态性能。基于仿真结果，观察到：(1)在仿真中，与FHH相比，HVM每单位距离的模拟机械能耗降低约14%；(2)在HVM中，随着步长的增加，整体髋关节高度降低且髋关节振荡幅度增大，随着步态周期的增加，整体髋关节高度升高；(3)与FHH相比，HVM实现节能的主要因素是支撑相膝盖模拟机械能耗的降低。