姚道金 董文涛 王晓明 杨 林

1. 华东交通大学电气与自动化工程学院，南昌，330013

2. 华中农业大学机电工程系，武汉，430070

0 引言

仿人机器人具有良好的人机交互亲和力、对复杂环境的适应性，一直是机器人领域研究的热点之一[1]。目前针对仿人机器人的研究多集中于结构设计[2]、步态规划[3]及人机交互[4]等方面。许多著名的机器人被推出：Atlas、ASIMO、“汇童”系列、“悟空”系列等[5]，但机器人在步行过程中，始终存在步态不自然、能耗高等问题[6]。为解决上述问题，近年来，一种更加自然、高效的双足步行方式——欠驱动步行逐渐成为研究热点。但步行过程中欠驱动自由度的存在，导致步行控制非常困难，尤其是在不平地面上[7]。

针对不平地面上欠驱动双足步行，PARK等[8]根据不同步行环境分别设计对应控制器，并使用有限状态机进行控制器切换，进而实现机器人在不平地面上稳定步行。YADUKUMAR等[7]通过采集分析人类步态数据，并结合混杂零动态的方法，实现AMBER机器人在不平地面上行走。DAI等[9]将地面作为外部扰动，通过增益L2量化机器人对地面干扰的鲁棒性，通过鲁棒控制实现机器人在不平地面上的行走。NGUYEN等[10]应用两个周期步态构建机器人步态库，结合其良好的形态及结构设计，实现机器人在随机不平地面上的稳定行走。虽然上述算法实现了不平地面上的欠驱动步行，但均基于机器人-地面刚性接触模型，并未考虑地面柔性对步行的影响，与实际情况不符。在真实环境中，地面由许多柔性材质构成，如木板、橡胶等。……