马 斌

(重庆工商大学机械工程学院，重庆 400067)

0 引言

机器人不仅在工业领域得到了广泛的认可，而且在人类生活领域也发挥着重要作用。人形机器人的形状类似人类，因此它们对人类较为友好，可以使用为人类设计的系统。这是人形机器人被期望积极参与人类生活空间的原因之一[1]。为了在这样的生活空间中成功地工作，人形机器人必须能够表现得与人类相似。由于这个原因，人形机器人的行走和奔跑运动已经得到了深入的研究[2]。攀爬运动的控制方法也可以潜在地应用于崎岖地形环境下的运动。

攀爬墙体是通过在肢体和地形特征之间产生接触力来完成的，例如突出物、洞和裂缝，这些统称为“支撑物”。以往的方法需要两个步骤才能完成爬升运动[3]。在第一步中，确定仿人机器人的可能路径。在第二步中，确定肢体跟踪路径所需的运动。Almonacid M等提出的路径规划方法[4]，首先探索每个肢体适用的支撑物组合，然后寻找从开始到目标的一系列可行的支撑物组合。接着在考虑机械约束的同时，生成肢体轨迹以遵循上一步中找到的路径。换言之，传统的控制方法一步一步地分别产生路径和运动。因此，不能实现攀爬运动的整体优化以最大化攀爬效率。

为解决这一问题，本文提出了一种控制方法，能够同时优化攀爬路径和运动，使攀爬运动变得更加流畅、实时性更高。将仿人机器人的攀爬任务视为一个考虑机械约束的NMPC问题[5]，并使用基于墙体图的状态相关权重和势函数。……