谭永营，晁智强，李华莹，韩寿松

（陆军装甲兵学院车辆工程系，北京 100072）

0 引言

单腿平台的运动控制是其实现多步态运动的基础，步行平台所呈现的多种步态可看作各单腿运动的不同组合［1］。不论双腿、四腿还是六腿步行平台，其行走过程中腿部的运动均可归结为摆动和支撑两个阶段，在不同阶段腿部控制的任务不同。在摆动段，腿部运动控制的主要目标是跟踪足端期望轨迹；而在支撑段，腿部运动控制的主要目标是保证机身各自由度期望值的跟踪。在摆动段腿部的运动可等效看作支点固定的多自由度机械臂的摆动，在支撑段腿部的运动可等效看作单腿着地缓冲及恒定高度下施加竖直干扰力两种情况。当腿部各连杆重量较大时，腿部的运动将对机身的运动产生较大影响。而当前在单腿运动控制过程中多仅考虑机身的重量，忽略腿部各连杆重量的影响，无法适用于腿部重量较大的单腿平台运动控制。

单腿平台运动控制最常用的方法之一是基于SLIP（Spring Loaded Inverted Pendulum）的控制方法。Raibert 等在步行平台动步态研究过程中，提出了直腿型及关节型单腿运动控制的SLIP 三分控制方法，成功地将此方法应用于双足步行平台、四足步行平台等的行走控制［2-4］。SLIP 模型是生物学家在步行动物研究过程中，根据动物身体运动规律及腿长变化规律提出的一种简化控制模型，其在单腿平台控制中应用广泛［5-8］。但基于SLIP 的控制方法仅仅抓住了单腿运动的最基本特点，较适合应用于机身重量较大、腿部重量较小的单腿平台。……