基于SLIP的四足機器人對角小跑運動控制仿真研究.pdf

1、當(dāng)前，運動控制是四足機器人實現(xiàn)高速運動和地形適應(yīng)性的重要保證。在高速動態(tài)運動下，四足機器人的運動具有復(fù)雜、高維、非線性與動態(tài)耦合等特點，由此對運動控制提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文從仿生學(xué)入手，基于四足對角小跑運動的彈簧-負(fù)載倒立擺（Spring-Loaded Inverse Pendulum,SLIP）等效模型與控制模板，設(shè)計了可適用于平地乃至臺階地形的四足機器人對角小跑運動控制與步態(tài)生成算法。
　　分析了四足運動的步態(tài)描述方法與幾種典型步

2、態(tài)形式，聚焦到快速對角小跑步態(tài)；分析了四足對角小跑運動的SLIP模型等效過程；對考慮機身慣量的平面單腿SLIP等效模型分飛行相與著地相進(jìn)行了動力學(xué)建模與分析，推導(dǎo)了其著地相近似解，為了解四足機器人的SLIP等效模型在飛行相與著地相的動力學(xué)特性，以及后文運動控制算法的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　針對平地乃至臺階地形上的四足機器人快速對角小跑運動，設(shè)計了基于SLIP等效模型的運動控制算法，包括飛行相的彈簧腿擺角控制、著地相的彈簧腿剛度調(diào)

3、節(jié)與機身俯仰姿態(tài)調(diào)整；然后把控制算法從等效模型映射回去，通過四足虛擬彈簧腿的概念及位置與力的等效擴展應(yīng)用到更為實際與復(fù)雜的多關(guān)節(jié)四足系統(tǒng)上；通過飛行相的虛擬腿擺角與伸縮腿規(guī)劃，著地相的腿部關(guān)節(jié)力矩控制，設(shè)計了四足機器人等效運動控制與快速對角小跑步態(tài)生成算法。
　　搭建Adams-Simulink聯(lián)合仿真系統(tǒng)平臺對算法進(jìn)行可視化仿真驗證。仿真結(jié)果驗證了運動控制算法對SLIP及四足系統(tǒng)前進(jìn)速度、彈跳高度以及機身俯仰姿態(tài)的良好控制效果，