Stable walking dynamics in a semipassive biped

Abstract

Semi-passive biped robots have been proposed to achieve efficient and robust bipedal locomotion, based on their natural dynamics. In this work, a compass biped with arc shape feet, actuated by a rocker mechanism on the hip is presented and studied. Initially, the effects of the variation of the excitation frequency and amplitude on the stability of the walking cycle are determined. Both, simulation results and experimental tests, suggest that, for a given range of excitation frequencies, the robot exhibits attractive equilibrium as well as entrainment. In addition, strategies for startup, turning and stopping of the robot were explored, obtaining promising results. This work supports the possibility of developing a controllable underactuated robot with a comparatively low cost of transport.

Se ha propuesto el uso de robots bípedos semi-pasivos para lograr una locomoción bípeda robusta y eficiente basada en la dinámica natural de los sistemas. En este trabajo se presenta y estudia un bípedo tipo compás con pies en forma de arco, actuado con un mecanismo tipo rocker. Inicialmente, se determina el efecto de la variación de la frecuencia y amplitud de excitación del sistema en la estabilidad del ciclo de caminata. Pruebas tanto experimentales como de simulación sugieren que para un rango de frecuencias, el robot exhibe equilibrio dinámico atractivo. Adicionalmente, se formularon estrategias para el arranque, parada y cambio de dirección del bípedo. Esto apoya la posibilidad de desarrollar un robot bípedo subactuado controlable con un bajo costo de transporte.