SU621604A1 - Method of coordination of movement of walking apparatus extremities - Google Patents

Description

ной, а измен ют скорость в фазе опоры. Кроме того, дл  автоматического поддержани  заданных параметров движени  конечностей при изменении типа походки измер ют рассогласование текущих значений угловых положений шарниров бедра конечностей и измен ют на текущем шаге скорость каждой конечности в фазе переноса на величину , пропорциональную измеренному рассогласованию меледу текуш,им и заданным положени ми.but change the speed in the support phase. In addition, to automatically maintain the specified parameters of movement of the limbs while changing the type of gait, the misalignment of the current values of the angular positions of the hip joints of the extremities is measured and the speed of each limb in the transfer phase is changed at the current step by an amount proportional to the measured error of the meleda current, and the given positions .

На фиг. 1 изображены четыре возможные траектории волны возбуждени ; на фиг. 2 - диаграммы трех типов походки; на фиг. 3 - диаграмма перехода от походки «галоп к походке «трешками.FIG. 1 shows four possible paths of the excitation wave; in fig. 2 - diagrams of three types of gait; in fig. 3 - diagram of the transition from the gait "canter to gait" threes.

Рассмотрим осуществление способа координации движени  конечностей на примере шестиногого аппарата, имеющего симметричное относительно продольной оси расположение конечностей: конечности 1-3 левой стороны аппарата и конечности 4-6 правой стороны.Consider the implementation of the method of coordinating the movement of limbs on the example of a six-legged apparatus having a symmetrical arrangement of the limbs with respect to the longitudinal axis: limbs 1-3 of the left side of the apparatus and limbs 4-6 of the right side.

Кажда  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 друга  степень вместе с шарниром головки обеспечивает движение конечности в плоскости , перпендикул рной к боковой поверхности аппарата.Each limb has, for example, three degrees of freedom and consists of two hinges; two-stage hinge of the thigh and single-stage hinge of the leg. Moreover, one degree of freedom of the hinge of the hip ensures the movement of the limb back and forth, and the other degree together with the hinge of the head ensures the movement of the limb in a plane perpendicular to the lateral surface of the apparatus.

Управление движением такого аннарата заключаетс  в формировании двух программ: программы управлени  движени ми каждой конечности и программы межконечностной координации. Причем, перва  программа обеспечивает независимое движение каждой конечности в фазах опоры и переноса при заданных значени х длины шага и угловых положений шарниров, а втора  - формирование заданных фазовых сдвигов между движени ми отдельиых конечностей.The control of the movement of such an annarat consists in the formation of two programs: the program for controlling the movements of each limb and the program of interlimb coordination. Moreover, the first program provides independent movement of each limb in the phases of support and transfer for given values of the step length and angular positions of the hinges, and the second - the formation of specified phase shifts between movements of individual limbs.

Различные значени  фазовых сдвигов определ ют различные типы походок, т. е. различное число конечностей аппарата в каждый момент времени в фазе опоры.Different values of phase shifts determine different types of gaits, i.e. different number of limbs of the apparatus at each time point in the support phase.

Так при «поочередной походке в каждый момент времени на поверхности наход тс  п ть конечностей, а в фазу переноса поочередно перевод т по одной конечности. При походке «галоп на оноре наход тс  четыре конечности, а в фазе нереноса две, а при походке «трешками в фазах опоры и переноса - по три конечности в каждой.So with the “alternate gait at each moment of time, there are five extremities on the surface, and one extremity is alternately transferred to the transfer phase. When walking, the gallop on onor contains four limbs, and in the phase of non-transferring two, and when walking, “threshing” in the phases of support and transfer, three limbs in each.

Дл  обеспечени  перестройки походок в процессе движени  аппарата формируют волну возбуждени , заключающуюс  в поочередном переводе каждой последующей конечности при достижении предыдущей опоры либо заданного значени  углового положени  в первом шарнире. Возможные траектории I-IV волны, показанные пунктиром-стрелками , приведены на фиг. 1.To ensure the gait adjustment during the movement of the apparatus, an excitation wave is formed, consisting in the alternate translation of each subsequent limb upon reaching the previous support or the specified value of the angular position in the first hinge. The possible trajectories of I-IV waves, shown by dotted arrows, are shown in FIG. one.

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 дл  перехода от походки «поочередной к походке «трещки необходимо длительность /„ер фазы переноса оставить посто нной, а уменьшить длительность ion фазы опоры. Но так как длина шагаWe use the trajectory I. In the diagram (see Fig. 2) three types of gait are graphically represented. The transfer phase is highlighted in bold and the support phase is thin. It can be seen from the diagrams that in order to go from the “alternating to the gait” of the ratchet, the duration / „of the phase of transfer should be left constant, and the duration of the ion phase of the support should be reduced. But since the step length

посто нна и одинакова дл  всех конечностей , то уменьшение времени фазы опоры соответствует возрастанию скорости движени  в этой фазе. Следовательно, дл  изменени  тина походки аппарата необходимоbeing constant and the same for all limbs, then a decrease in the support phase phase corresponds to an increase in the speed of movement in this phase. Therefore, to change the tina gait of the apparatus, it is necessary

при посто нных значени х длины h шага и скорости /п фазы переноса изменить величину Vo скорости фазы оноры.for constant values of the step length h and the speed / n of the transfer phase, change the magnitude of the Vo speed of the onor phase.

Рассмотрим осуществление способа координации на примере перехода от походкиConsider the implementation of the method of coordination on the example of the transition from gait

«галоп к походке «трешки по диаграмме, приведенной на фиг. 3, где а+, а- - задаваемые значени  положений шарииров бедра в щнце фазы переноса и фазы опоры соответственно .“Gallop to gait” treshki according to the diagram in FIG. 3, where a +, a- are the specified values of the positions of the thighs in the transfer phase and the support phase, respectively.

Пусть аппарат движетс  со скорост ми УП и Vo, соответствующими походке «галоп . Дл  перестроени  ноходки измен ют величину скорости фазы опоры всех конечностей до значени , 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 двигатьс  дальше, но с другой скоростью. В это врем Let the apparatus move with the speeds UE and Vo corresponding to the gait gait. To rebuild the nodule, the value of the speed of the support phase of all the limbs is changed to a value corresponding to the gait of the limbs (moment A in Fig. 3). Consider the movement of a limb 3. By the time A, limb 3 was in the phase of support, in which it continues to move further, but with a different speed. At this time

конечность 2, достигшую значени  а, перевод т в фазу переноса, и она продолжает движение в этой фазе до достижени  значени  а+. Все это врем  треть  конечность движетс  в фазе опоры. В момент переводаThe limb 2, which has reached the value of a, is transferred to the transfer phase, and it continues to move in this phase until the value of a + is reached. All this time, the third limb is moving in the support phase. At the time of transfer

конечности 2 в фазу опоры сигнал возбуждени  подают на конечность 3 и производ т измерение текущего положени  первого шарнира конечности 3. В данном случае шарнир сместитс  дальше задаваемого полол ени  а на величину Ахз (а другие конечности на Ах, Ах2, Axi, Ах, Ах), и движение в фазе нереноса этой конечности начнетс  из текущего положени . Скорость конечности 3 увеличивают в соответствии сlimbs 2 in the support phase, the excitation signal is fed to limb 3 and the current position of the first hinge of the limb 3 is measured. In this case, the hinge will shift further than the specified position by Ahz (and the other limbs by Ah, Ah2, Axi, Ah, Ah) and movement in the phase of the transfer of this limb will start from the current position. The speed of limb 3 is increased in accordance with

уравнением:by the equation:

Т/ - 1/ Л + T / - 1 / L +

где 1/пз -скорректированное значение скорости переноса,where 1 / pz is the corrected transfer rate,

/I а+ + а. Дальнейщее движение при отсутствии рассогласований конечность б)дет совершать с первоначальным значением скорости фазы переноса. Аналогичные/ I a + + a. Further movement in the absence of discrepancies limb b) children to perform with the initial value of the speed of the transfer phase. Similar

действи  производ т и дл  остальных конечностей . После переходного режима конечности буд}т двигатьс  в режиме походки «трешками. Изобретение обеспечивает перестроениеactions are performed for the remaining limbs. After the transitional regime, the limbs will move in the gait mode with "threes." The invention provides rebuilding

типа походки в процессе двилсени  аппарата только лишь одним параметром - скоростью фазы опоры, и поддержание заданных кинематических параметров на автоматическом уровне. Способ может быть применен дл  шагающих аппаратов с автономными системами управлени , когда роль оператора сводитс  к заданию обобш,енных параметров движени , что позвол ет значительно упростить управление и повысить надежность системы в целом.like the gait in the process of moving the apparatus, only one parameter - the speed of the support phase, and maintaining the specified kinematic parameters at the automatic level. The method can be applied to walking apparatus with autonomous control systems, when the role of the operator is reduced to the task of generalized motion parameters, which allows to significantly simplify control and increase the reliability of the system as a whole.

Claims (2)

1. Способ координации движени  конечностей шагаюшего аппарата путем независимого регулировани  скорости каждой из симметрично расположенных вдоль аппарата конечностей в фазах переноса и опоры1. The method of coordinating the movement of the limbs of the walking apparatus by independently controlling the speed of each of the limbs symmetrically located along the apparatus in the phases of transport and support при посто нстве длины шага и значений угловых перемещений шарниров бедра и голени , отличающийс  тем, что, с целью изменени  типа походки в процессе движени  аппарата, скорость конечностей в фазе переноса задают посто нной, а измен ют скорость в фазе опоры.at a constant step length and angular displacement values of the hip and thigh hinges, characterized in that, in order to change the type of gait during the movement of the machine, the speed of the limbs in the transfer phase is set constant, and the speed in the support phase is changed. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью автоматического поддержани  заданных параметров движени  конечностей при изменении тина походки, измер ют рассогласование текущих значений угловых положений шарниров бедра конечностей и на текущем шаге измен ют скорость каждой конечности в фазе переноса на величину, пропорциональную измеренному рассогласованию.2. A method according to claim 1, characterized in that, in order to automatically maintain predetermined parameters of movement of the extremities as the walking gait changes, the mismatch of the current values of the angular positions of the hinges of the femur of the extremities is measured and the speed of each limb in the transfer phase is changed by the current step proportional to the measured mismatch. С WITH 1л Al1l Al insp t oninsp t on ЛА АЛLA AL Л( И t/C.t t IAL (And t / C.t t IA N -AlN-al жWell MfMf ion ion fnep tonfnep ton 22 .. .. „ TpeiL/fu„TpeiL / fu