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四足机器人斜坡运动的自适应控制算法

2019-10-21常青韩宝玲乔志霞李茜

北京理工大学学报 2019年9期

常青, 韩宝玲, 乔志霞, 李茜

(1.天津商业大学 机械工程学院,天津 300134; 2.北京理工大学 机械与车辆学院 北京 100081)

由于具有较好的运动灵活性和环境适应性,四足机器人一直是仿生机器人领域的研究热点[1-3]. 对于四足机器人的研究而言,运动控制策略既是重点又是难点,特别是多足协调控制、环境适应性控制和动态稳定性控制[4]. 对于四足机器人来说,斜坡是一种具有挑战性的地形. 由于斜坡倾斜角度的存在,机器人重力沿斜面切线方向的分力开始出现,使四足机器人更容易滑到. 同时,机器人质心在斜坡上的投影与支撑足连线之间距离也与在平地上运动时有很大不同,这使得机器人机体产生更大的翻转力矩,这也是造成四足机器人在斜坡运动不稳定的重要原因之一.

近年来,关于四足机器人斜坡运动规划的研究主要集中在运动学和动力学规划角度. 张秀丽[4]通过调整前后腿部的伸展长度来控制保持水平位置,从而减小运动过程中质心投影与支撑足连线之间的位置偏差. 孟健等[5]通过引入NESM(normalized energy stability margin)判据计算内外倾的稳定裕度来对质心位置进行调整的. 韩宝玲等[6]通过坡面上机器人质心的投影与支撑线之间的距离通过使用复合摆线方程对足端轨迹的规划来得到对斜坡冲击较小的运动步态从而提高四足机器人在斜坡运动的稳定性. 本文作者在文献[7]中提出一种改进型的对角小跑步态通过在摆动相和支撑相之间加入四……

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