Laufroboter Traber

Datenblatt

Bauart

Vierbeiner, je Bein Abduktion, Hüfte und Knie, zusammen 12 Antriebe

Masse

26 kg (Modellannahme, Schwerpunkt in Rumpfmitte)

Rumpf

620 × 220 × 120 mm

Hüftabstand

480 mm längs, 200 mm quer

Bein

Oberschenkel 220 mm, Unterschenkel 220 mm, Abduktionsversatz 80 mm

Kniebetrieb

Motor an der Hüfte, Zahnriemen 1 : 1 zum Knie

Fuß

Gummikugel Ø 44 mm

Schritt

Tastgrad 0,80, Fußfolge HL – VL – HR – VR, immer drei Füße am Boden

Trab

Tastgrad 0,55, diagonale Paare VL + HR und VR + HL

Pass

Tastgrad 0,55, seitengleiche Paare VL + HL und VR + HR

Schrittlänge

höchstens 280 mm, darüber steigt die Schrittfrequenz

Traber ist ein frei entworfener Roboter, kein reales Produkt.

So rechnet das Modell

1. Inverse Kinematik, geschlossen gelöst: Abduktion aus der Querebene q₁ = atan2(y, z) − atan2(−h, d), Knie aus dem Kosinussatz cos q₃ = (D² − l₁² − l₂²) / (2·l₁·l₂), Hüfte aus dem Dreieck. Die Vorwärtsrechnung trifft den Zielpunkt auf unter 0,1 mm.
2. In der Standphase bleibt der Fuß im Raum stehen und der Rumpf bewegt sich darüber. So rutscht kein Fuß.
3. In der Schwungphase läuft der Fuß auf einer Zykloide, mit dem Hubbogen über dem höheren der beiden Aufsetzpunkte. Das Ziel liegt dort, wo die Hüfte zur Mitte der nächsten Standphase steht (Raibert-Regel).
4. Stabilität: konvexe Hülle der Standfüße, Reserve gleich kleinster Abstand des Schwerpunkts zum Rand. Im Schritt verlagert der Rumpf den Schwerpunkt vor jedem Anheben in das Stützdreieck. Trab und Pass stehen statisch auf einer Linie und halten sich nur dynamisch; das Modell zeigt das als negative Reserve.
5. Momente quasistatisch: Die Gewichtskraft wird nach Lage des Schwerpunkts auf die Standfüße verteilt (bei vier Füßen die Lösung mit kleinster Norm), Moment gleich Gelenkachse · (Hebel × Kraft). Beschleunigungen, Beinmassen und Reibung fehlen.