不均匀足部下的两足稳健行走：基于分段斜坡 LIPM 的离散模型预测控制
机器人学
2025-04-04 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本研究提出了针对不均匀地形条件下两足层次控制框架的增强理论公式。具体而言，由于线性倒单摆模型 (LIPM) 在处理地形高度变化方面的固有局限性，我们发展了分段斜坡 LIPM (PS-LIPM)。这种创新模型使 Center of Mass (CoM) 高度能够在单步周期内动态调整以匹配地形起伏。另一项贡献是提出一种基于 Centroidal Angular Momentum (CAM) 调节的通用 Angular Momentum-based LIPM (G-ALIP)，用于 CoM 速度补偿。建立在这些进展基础上，我们推导了基于模型预测控制 MPC 框架的 DCM 步骤至步骤动力学，实现了步位置和步时长的同步优化。实现了一个将 MPC 与 Whole-Body Controller (WBC) 集成的层次控制框架，用于不均匀石子上行走的两足 locomotion。结果验证了所提出层次控制框架和理论公式的有效性。
关键词
引用
@article{arxiv.2504.02255,
title = {Bipedal Robust Walking on Uneven Footholds: Piecewise Slope LIPM with Discrete Model Predictive Control},
author = {Yapeng Shi and Sishu Li and Yongqiang Wu and Junjie Liu and Xiaokun Leng and Xizhe Zang and Songhao Piao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.02255},
year = {2025}
}