小米发布仿生四足机器人“铁蛋”！解读背后的建模和仿真技术

铁蛋是一个四足机器人，全身配有11个高精度传感器，可以感知图像、光线、距离、速度、声音等环境信息。搭载NVIDIA JETSON XAVIER NX平台，内置384个CUDA Cores、48个Tensor Cores、6个Carmel ARM CPU和两个深度学习加速引擎，可处理来自多个传感器的海量数据。

现在全球各大公司都在加大投入研究机器人，通过高性能计算HPC模拟机器人结构是目前常用的方式。通过此方法，可以方便地进行参数优化和性能预测，提早发现设计问题，大大提高设计效率，节省时间和经费。

今天为大家介绍一下基于Adams&Matlab的联合仿真技术。

参考文献：吴浔炜,左鹏.四足机器人trot步态联合仿真分析[J].农业装备与车辆工程,2021,59(2):135-139.

首先，利用SolidWorks建立四足机器人的三维模型，在Adams中建立虚拟样机，设置环境模拟量模拟四足机器人在现实环境中的运动和状态。

然后，为实现四足机器人稳定行走，需要实时地对四足机器人状态进行分析和控制。Adams和Matlab的联合仿真可实现这一过程。整个过程中Adams虚拟样机作为被控制对象，需要从Matlab中获得驱动数据。Matlab则需要虚拟样机的实现状态来调整控制程序。

在相同的关节输出力矩的情况下，腿的质量/转动惯量越小，则被控响应速度越快。机器人在从高处下落这种情况时，腿着地瞬间，关节速度瞬间突变。如机器人腿的转动惯量过大，将会给腿连杆产生较大的冲击力矩，而损坏腿或足。尤其是如果采用较高减速比的减速器来驱动关节，那么电机转子本身的转动惯量等效到腿关节上后将会很大，使得在关节速度突变这种情况下，很容易损坏减速器。

为获得更好的运动效果，可采用五次多项式轨迹进行足端轨迹规划，并在机器人行走前对 4 条腿的初始位置进行调整，使得在行走过程中，重心相对于支撑脚连线的运动尽量保证前后对称，提高行走过程中机身稳定。

最后，根据仿真结果对设计方案进行优化，提高机器人结构的合理性。

理论就说到这了，如果想亲自体验一番的话，可以扫码领取北鲲云2000核时免费体验券在北鲲云超算平台进行仿真模拟计算。

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