四足机器人步态规划与接触状态

0、步态规划

四足机器人控制当中，步态是至关重要的一项。我们可以简单理解成四足机器人运动过程中各腿的状态，在这套设计方案中，我们对步态的规划主要分成两大主要部分，即接触状态和周期函数。而步态规划的目的，就是创建一个关于的足端接触状态的周期函数。

1、接触状态

四足机器人行进过程中，根据足端与地面是否发生接触，我们可以规定各条腿的两种接触状态，即接触（contact）与摆动（swing）

总控制器会根据步态规划给出的状态，移交至对应的控制器去处理，即摆动腿控制器（swing leg controll），接触腿控制器（contact leg control）。

对于这两种状态，可以简单地用一个布尔类型的值s来定义，即

对于周期性的步态规划，我们可以用下标Φ来进行区分，可以写成：

2、步态周期

四足机器人的运动归根到底都是周期运动，我们无须量化机器人运动的整个过程，因此如何量化定义一个完整的步态周期显得极为重要，在此我们使用基于时间的周期函数，定义一个基准相位值，公式如下：

其中，

• t：当前运行时间
• t0：当前周期开始时间
• T：一个步态周期

同样我们可以利用取余的方法来简化上述周期函数，两者并无实质的区别：

其中

• %为取余运算
• t为当前运行时间

对于相同类型的周期信号，我们可以利用相位差来表征周期函数之间的差别，因此有了基准相位函数之后，我们就可以利用其来定义各条腿的相位，如下式：

其中，Φi,offset为第条腿与基准相位的相位差。