平地→ °上坡之行走實驗結果

在平地→7°上坡行走時地形偵測的情況與補償控制器的作用效果說明如下:

如圖5.55 顯示，行走時所偵測到在 Y 方向的旋轉角度 AngY，此感測值 AngY 隨上半身的前後擺盪呈現擺盪的曲線，當走到上坡的一開始時，上半身在前兩步 時仍受到地形變化往後傾斜(圖 5.55 的紅圈處)，但在後面路段上半身就與走在平 地的姿態(上半身保持與平地為垂直姿態的振盪)沒有多大的改變，而此時透過即 時補償控制器中，即時補償在關節Hip-Pitch 的角度補償控制器，讓上半身重心 有即時很大的往前(負值)旋轉傾斜(圖 5.58 的紅圈處)，使得上半身即時的修正回 來避免跌倒，致使機器人行走能平穩。

預測補償控制器中，首先，對於直接補償到關節Hip-Pitch 的角度補償值在 每一步上的改變，如圖5.56 所示，從圖中可以看出當機器人走到 7°上坡時，感 測出要補償的值在五步之後才到達理想值7°，此時尚未滿足預測補償理想值 7°

的上半身傾斜，從圖5.58 可看出，已經利用了即時補償的往前傾來進行修正，

使機器人平衡，到五步之後預測補償值皆處於在7 度附近保持穩定，符合了預測 補償值所需補償的理想值7°。接著，影響機器人上半身前後擺盪的 CPG 輸出曲 線受到輸入曲線改變的影響，使得上半身的前後擺盪在走到上坡有多前傾(正值 變大)少後傾(負值變小)，如圖 5.57 所示。

圖 5.55 行走過程中之 Y 方向旋轉角度曲線

圖 5.56 直接補償於關節 Hip-Pitch 之預測補償角度值

圖 5.57 控制上半身前後擺盪的 CPG 的輸入與輸出之間的變化關係

圖 5.58 單腳支撐相時補償於關節 Hip-Pitch 之即時補償角度值

在即時補償控制器中，對於即時補償到關節Hip-Pitch 的角度補償值，如圖 5.58 所示，在此圖可以明顯地顯示出當走到上坡的一開始，預測補償值尚未計算 出滿足地形的斜坡角度(如圖 5.56 所示)時，即時補償值產生較大的負值將上半身 重心往前旋轉傾斜，使得整體補償值能變大較符合理想值，增加行走的平穩，而 在最後當預測補償值計算出之值符合理想值時，即時補償值的補償角度也是恢復 成與平地時的即時補償相同，只有進行些微的上半身前後旋轉的角度修正，讓機 器人可以符合所需的上半身姿態使得行走的更加平穩。

對於行走時偵測到在X 方向的旋轉角度 AngX，如圖 5.59 顯示，此感測值

圖 5.59 行走過程中之 X 方向旋轉角度曲線

圖 5.60 單腳支撐相時補償於關節 Hip-Roll 之即時補償角度值

AngX 隨上半身的左右擺盪呈現規律的左右擺盪，但由圖 5.59 看出在上坡後段機

圖 5.61 行走過程中之 Y 方向旋轉角度曲線

圖 5.62 直接補償於關節 Hip-Pitch 之預測補償角度值

圖 5.63 控制上半身前後擺盪的 CPG 的輸入與輸出之間的變化關係

在即時補償控制器中，對於即時補償到關節Hip-Pitch 的角度補償值，如圖 5.64 所示，在此圖可以明顯地看出走在下坡一開始，預測補償值尚未計算出滿足 地形的斜坡角度(如圖 5.62 所示)時，即時補償值產生很大的正值將上半身重心往 後旋轉傾斜，使得整體補償值能變大使得較符合理想值，增加行走的平穩，而在 之後走到平地時，當預測補償值計算出之值小於行走平地的理想值時，即時補償 值也在每一步的一開始產生負值將上半身重心往前旋轉傾斜，使得整體補償值能 變大使得較符合理想值，之後在前後的修正來調整上半身姿態。

圖 5.64 單腳支撐相時補償於關節 Hip-Pitch 之即時補償角度值

圖 5.65 行走過程中之 X 方向旋轉角度曲線

如圖5.65 顯示，對於行走時偵測到在 X 方向的旋轉角度 AngX，此感測值 AngX 隨上半身的左右擺盪呈現很規律的左右擺盪，但從圖中看出在下坡中段機 器人行走向左偏，因此AngX 的曲線有向上移(向右擺盪較多)的現象。圖 5.66 為 即時補償到關節Hip-Roll 的即時補償控制值的曲線圖。因為行走向左偏，上半身 重力向前分力會有部分轉換為向右分力，讓機器人的左右擺盪因重心的關係呈現 出不平衡，從圖5.66 中我們可以看出在上坡後段對於向左擺盪的縮減補償變少，

向右擺盪的縮減補償明顯的增加，來達到左右擺盪幅度的平衡保持。