徐　岩　段星光

1.河北师范大学，石家庄，050024　2.北京理工大学，北京，100081

轮腿式机器人的姿态耦合优化控制

徐岩1段星光2

1.河北师范大学，石家庄，0500242.北京理工大学，北京，100081

摘要：轮腿式移动机器人在不平坦地形下运动时涉及三个相互关联的控制问题：稳定性控制、驱动牵引力控制和姿态控制。建立了适合于描述轮腿式机器人姿态的运动学模型，提出了轮腿运动模式下的稳定性函数和驱动牵引控制函数，为使机器人具有良好的地形适应能力、越障性能及运动稳定性，在综合分析机器人稳定性和驱动牵引特性的基础上，提出并构建了结合稳定性和驱动牵引性能的轮腿式机器人耦合优化控制准则，并实现了机器人姿态的优化控制，最后通过实验验证了该方法的可行性。

关键词：轮腿式机器人；稳定性；驱动牵引特性；耦合优化

0引言

轮腿式机器人综合了轮式机构运动效率高、速度快、便于控制与腿式机构环境适应性强、越障能力强、可以实现主动的姿态控制等优点，成为移动机器人中重要的一种类型,应用非常广泛[1-6]。轮腿式机器人的典型特点是在腿式运动模式下,由于腿或轮子具有独立驱动的自由度，所以姿态耦合优化后可使得这类系统具有控制自身姿态的能力[7-9]。对机器人运动姿态的控制会直接影响到机器人能否顺利到达指定位置完成作业任务，建立考虑机器人稳定性、驱动牵引特性在内的机器人姿态耦合优化控制方法，实现机器人姿态的耦合优化控制，使其在运动过程中尽量保持车体始终处于水平稳定的姿态并具有良好的稳定性和驱动牵引特性，对稳定机器人视觉系统或作业系统，有效完成作业任务十分有益。……