欠驱动双足机器人在限高环境中的自主导航

在未知且杂乱的限高环境中导航大型机器人具有挑战性。不仅需要快速可靠的规划算法绕开障碍物，机器人还应能通过下蹲改变自身固有维度以从限高区域下方通过。能应对此类挑战的移动机器人很少，而双足机器人提供了一种解决方案。然而，由于双足机器人具有非线性和混杂动力学，在确保动态可行性与安全性的同时进行轨迹规划十分困难。本文提出一种端到端自主导航框架，其利用三层规划器与可变行走高度控制器，使双足机器人能安全探索限高环境。引入竖直驱动的弹簧负载倒立摆(vSLIP)模型以捕捉机器人平面行走与竖直行走高度的耦合动力学。该降阶模型被用于优化长期与短期安全轨迹规划。利用可变行走高度控制器使双足机器人在跟踪规划轨迹时维持稳定周期行走步态。整个框架使用双足机器人 Cassie 进行了测试与实验验证。这展示了可靠的自主性，可驱动机器人在各类限高杂乱环境中安全避障并行走至目标位置。