双足机器人周期行走双支撑阶段当满足一定条件转换成单支撑阶段以、单支撑阶段当满足一定条件转换成双支撑阶段以及主程序的ode45 MATLAB程序
时间: 2023-08-06 14:08:26 浏览: 63
基于matlab的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真.doc
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好的,下面是双足机器人周期行走中双支撑阶段转换成单支撑阶段以及单支撑阶段转换成双支撑阶段的ODE45 MATLAB程序,同时也包括主程序:
```matlab
function bipedal_robot_walking
% 参数设置
m = 10; % 质量
g = 9.8; % 重力加速度
L = 0.5; % 腿长
T = 1; % 行走周期
w = 2 * pi / T; % 角速度
h = 0.2; % 抬腿高度
delta = pi / 6; % 腿偏
% 定义初始状态
x0 = [0; h; pi/2+delta; 0; h; pi/2-delta];
% 定义微分方程
f = @(t, x) double_stance(t, x, m, g, L, w, h, delta);
% 求解微分方程
[t, x] = ode45(f, [0, T], x0);
% 绘制轨迹
plot(x(:, 1), x(:, 2), '-o');
hold on;
plot(x(:, 4), x(:, 5), '-o');
hold off;
title('双足机器人行走轨迹');
xlabel('x');
ylabel('y');
% 双支撑阶段转换为单支撑阶段
for i = 1:length(t)
% 判断是否满足条件
if x(i, 2) <= 0 && x(i, 5) <= 0
% 更新初始状态
x0 = [x(i, 4); x(i, 5); x(i, 6); 0; h; pi/2-delta];
% 更新微分方程
f = @(t, x) single_stance(t, x, m, g, L, w, h, delta);
% 求解微分方程
[t1, x1] = ode45(f, [t(i), t(i)+T/2], x0);
% 更新轨迹
plot(x1(:, 1), x1(:, 2), '-o');
hold on;
% 更新初始状态
x0 = [x1(end, 1); x1(end, 2); x1(end, 3); x1(end, 4); h; pi/2+delta];
% 更新微分方程
f = @(t, x) double_stance(t, x, m, g, L, w, h, delta);
% 求解微分方程
[t2, x2] = ode45(f, [t(i)+T/2, t(i+1)], x0);
% 更新轨迹
plot(x2(:, 1), x2(:, 2), '-o');
hold on;
% 更新时间
t = [t(1:i); t1; t2(2:end)];
% 更新状态
x = [x(1:i, :); x1; x2(2:end, :)];
end
end
% 单支撑阶段转换为双支撑阶段
for i = 1:length(t)
% 判断是否满足条件
if x(i, 5) <= 0 && x(i, 6) >= pi/2
% 更新初始状态
x0 = [x(i, 1); x(i, 2); x(i, 3); x(i, 4); h; pi/2-delta];
% 更新微分方程
f = @(t, x) double_stance(t, x, m, g, L, w, h, delta);
% 求解微分方程
[t1, x1] = ode45(f, [t(i), t(i)+T/2], x0);
% 更新轨迹
plot(x1(:, 1), x1(:, 2), '-o');
hold on;
% 更新初始状态
x0 = [x1(end, 4); x(i, 5); x(i, 6); 0; h; pi/2+delta];
% 更新微分方程
f = @(t, x) single_stance(t, x, m, g, L, w, h, delta);
% 求解微分方程
[t2, x2] = ode45(f, [t(i)+T/2, t(i+1)], x0);
% 更新轨迹
plot(x2(:, 1), x2(:, 2), '-o');
hold on;
% 更新时间
t = [t(1:i); t1; t2(2:end)];
% 更新状态
x = [x(1:i, :); x1; x2(2:end, :)];
end
end
end
function dxdt = double_stance(t, x, m, g, L, w, h, delta)
% 双支撑阶段微分方程
dxdt = zeros(6, 1);
dxdt(1) = x(4);
dxdt(2) = x(5);
dxdt(3) = x(6);
dxdt(4) = (2*w^2*L*sin(x(3)) - g*sin(x(3)))/2;
dxdt(5) = (2*w^2*L*sin(x(6)) - g*sin(x(6)))/2;
dxdt(6) = (2*m*w^2*L*sin(x(3)) + m*g*sin(x(3)) - 2*m*w^2*L*sin(x(6)) + m*g*sin(x(6)))/(2*m*L*cos(delta));
end
function dxdt = single_stance(t, x, m, g, L, w, h, delta)
% 单支撑阶段微分方程
dxdt = zeros(6, 1);
dxdt(1) = x(4);
dxdt(2) = x(5);
dxdt(3) = x(6);
dxdt(4) = w^2*L*sin(x(3)) - g*sin(x(3)) - h*w^2*L*sin(delta);
dxdt(5) = 0;
dxdt(6) = (m*w^2*L*sin(x(3)) + m*g*sin(x(3)) + h*m*w^2*L*sin(delta))/(m*L*cos(delta));
end
```
在主程序中,首先定义了初始状态`x0`,然后求解微分方程并绘制双支撑阶段的轨迹。接着,在每个时间步骤中判断是否满足条件,如果满足条件就转换为单支撑阶段或双支撑阶段,更新初始状态和微分方程,求解单支撑阶段或双支撑阶段的微分方程,并更新轨迹。最终得到整个行走的轨迹。
其中,`double_stance`函数定义了双支撑阶段的微分方程,`single_stance`函数定义了单支撑阶段的微分方程。在双支撑阶段转换为单支撑阶段时,首先更新初始状态和微分方程,求解单支撑阶段的微分方程,并更新轨迹。接着,更新初始状态和微分方程,求解双支撑阶段的微分方程,并更新轨迹。在单支撑阶段转换为双支撑阶段时,同样更新初始状态和微分方程,求解双支撑阶段的微分方程,并更新轨迹。接着,更新初始状态和微分方程,求解单支撑阶段的微分方程,并更新轨迹。
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