刘辉, 刘宝帅, 廖登廷, 韩立金*, 崔山

(1.北京理工大学 机械与车辆学院, 北京 100081; 2.北京理工大学 前沿技术研究院(济南), 山东 济南 250300)

0 引言

轮腿式机动平台运动机构由腿和车轮组成,通过腿部关节与轮协同实现作动,具备轮式平台高机动性、腿式平台高通过性和环境适应性特性,在战场侦察、厂区巡逻、灾后救援及资源勘测等领域具有广泛的应用前景[1-3]。国内外学者在轮腿式机动平台运动控制领域开展了大量工作,如瑞士苏黎世联邦理工大学在ANYmal足式平台上开发了四轮腿平台[4]和Ascento两轮腿平台[5]、北京理工大学开发了四轮腿并联液压机器人[6]等。与腿足式机动平台不同,轮腿式平台由4个腿式结构和4个轮式结构串联组成执行机构,运动过程中需要各个驱动电机协调工作,进而实现不同的动作与任务[7]。

当轮腿式机动平台车轮滚动行驶时,可利用作动关节主动调整车身姿态角度与高度,能够执行侦察、巡逻等任务,对平台任务执行与功能拓展具有重要意义[8]。因此,国内外学者在轮腿式机动平台姿态主动控制方面开展了大量研究。Grand等[9]针对Hylos轮腿机器人,基于运动学和逆运动学模型,提出一种路径轨迹和姿态解耦控制策略。Du等[10]提出一种基于质心运动空间动量的分层控制框架,将腿式运动和轮式运动解耦,以实现不同模拟路面下的平台质心运动、腿式运动和轮式运动。刘本勇等[11]基于空间机构学位姿变换推导质心姿态与轮心位置关系,并利用非线性规划遗传算法对姿态控制过程中的质心稳定性条件进行了优化。……