一种基于离散元理论的松软斜坡环境下六足机器人足地作用力建模方法

本发明针对六足机器人行走在松软斜坡环境下足地相互作用力建模。为了精确地描述足地相互接触时发生滑移和陷落的的动态过程将足地作用力分为法向和切向两个方向进行分析，在法向上，对不规则土壤颗粒建立形状理论模型，基于傅里叶理论不规则土壤颗粒形状建模，得到土壤颗粒傅里叶形状描述数学模型，以DMT接触模型为基础，结合基于傅里叶理论的不规则土壤颗粒形状理论模型，构建不规则土壤颗粒接触过程中法向接触力与形状参数间的关系；在切向上，由于沙粒颗粒形状是不规则且局部剪切速率是非线性的，颗粒形状的角度引起显著的非局部效应，本发明提出根据颗粒滚动时考虑不同层之间颗粒滚动的边界条件，该边界条件根据相邻层之间颗粒滚动的特性确定，分别在悬浮层和过渡层及过渡层和底层之间得到不同的积分方程，并假设底部无滑移时将局部流速在深度上积分得到平均流速的渐进解，进而得到颗粒滚动的本构方程。根据足地相互作用力及切向上颗粒滚动方程可以很好的描述机器人在松软斜坡环境下足端发生的沉陷、滑移、陷落等现象进而优化机器人的步态应对复杂环境。