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全方位行走

现在，NAO使用来自其关节传感器的反馈信息来保持行走平稳，免受各种小干扰的影响，并可以抵消躯干在向前和横向平面里的摆动。

NAO可以在多种地面上行走，诸如地毯、瓷砖地和木制地板等。NAO还可以在不同质地的地面间转换。然而，由于机器人假设地面大致是平坦的，因此大的障碍物仍可让NAO摔倒。我们希望能够在以后的版本中对此加以改进。

行走引擎

NAO行走时使用一个简单的动态模块（线性倒摆），这个模式受Kajita et al1的研究成果的启发，并使用二次编程法（Quadratic programming）2。

NAO迈出的每一步都包括一个双腿支撑和一个单腿支撑的阶段。双腿支撑阶段的用时占每一步用时的三分之一。脚摆动轨迹使用SE3插值。预览控制器（preview controller）用时0.8秒。行走由一个用时0.6秒的双腿支撑阶段进行初始化，并以同样的阶段结束。

脚步规划器

行走进程使用的基本脚步规划器不受命令（如setWalkTargetVelocity、walkTo和stepTo）的影响。它使用一个简单的投影，如下图所示，包括一个由x和y轴的转换以及一个围绕垂直z轴的转动。

注释:	为了避免计划时双脚碰撞，脚向内转动相应地受到脚分离的限制。 当脚分离为最小值（Minimum Foot Separation）时，转动的最大允许值为最小向内转动值（Minimum Inner Turn）。 当处于最大脚分离时，即最小脚分离+沿Y轴最大步长（Maximum Step Y），最大允许转动值为最大脚步Theta（Maximum Step Theta）。 在这些值之间，每步的转动都为线性插值。

默认行走参数

目前，默认行走参数是固定的，无法自定义。

姿势常量

名称	值	说明
Torso Height	0.315米	躯干平均高度
Foot Separation	0.095米	沿横向Y轴的参考脚分离

步法保护常量

名称	值	说明
Minimum Inner Turn （最小向内转动）	0.050弧度	避免转动时双脚碰撞
Minimum Foot Separation （最小脚分离）	0.085米	避免横向移动时双脚碰撞

脚步常量

名称	值	说明
Maximum Step X	0.040米	沿X轴的最大步长
Maximum Step Y	0.040米	沿Y轴的最大步长
Maximum Step Theta	0.349弧度	沿Z轴的最大脚步转动
Maximum Step Frequency	2.38 Hz	最大步频
Minimum Step Frequency	1.67 Hz	最小步频

得到这些结果的条件：最高行走速度为9.52cm/s（直走和横走），最高转动速度为42°/s。

手臂动作

行走时手臂动作的幅度取决于步频和步长。行走时可随时启动或停止手臂的动作。

            # Example showing how to disable left arm motions during a walk
            leftArmEnable  = False
            rightArmEnable  = True
            proxy.setWalkArmsEnable(leftArmEnable, rightArmEnable)
            
            # disable right arm motion after 10 seconds
            time.sleep(10)
            rightArmEnable  = False
            proxy.setWalkArmsEnable(leftArmEnable, rightArmEnable)
          

            # Example showing how to get the enabled flags for the arms
            result = proxy.getWalkArmsEnable()
            print 'LeftArmEnabled: ',  result[0]
            print 'RightArmEnabled: ', result[1]
          

自定义手臂动作

行走时，任何用户的手臂命令都优先于默认的手臂动作。这样，您就可以在行走时自由地控制机器人的手臂。如果默认手臂动作启用，这些动作会在您结束控制后继续进行。

            # Example showing smooth arm motions during the walk process
            # Enable arm motions
            proxy.setWalkArmsEnable(True, True)

            # Start walkking
            X = 0.8
            Y = 0.0
            Theta = 0.0
            Frequency =1.0
            proxy.setWalkTargetVelocity(X, Y, Theta, Frequency)

            # Wait
            time.sleep(4.0)

            # User arm motions ( a punch in the air )
            import math
            TO_RAD = math.pi/180
            Arm1 = [-40,  25, 0, -40, 0, 0]
            Arm1 = [ x * TO_RAD for x in Arm1]
            Arm2 = [-40,  50, 0, -80, 0, 0]
            Arm2 = [ x * TO_RAD for x in Arm2]
            proxy.angleInterpolationWithSpeed("LArm",Arm1, 0.8)
            proxy.angleInterpolationWithSpeed("LArm",Arm2, 0.8)
            proxy.angleInterpolationWithSpeed("LArm",Arm1, 0.8)

            # Wait
            time.sleep(3.0)

            # End the walk
            X = 0.0
            Y = 0.0
            Theta = 0.0
            motionProxy.setWalkTargetVelocity(  X, Y, Theta, Frequency)
          

参考书目

1 S. Kajita and K. Tani. Experimental study of biped dynamic walking in the linear inverted pendulum mode. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, 1995.

2 P-B. Wieber. Trajectory free linear model predictive control for stable walking in the presence of strong perturbation. IEEE Int. Conf. on Humanoids, 2006.

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