一种仿生轮式双足机器人的设计与控制
机器人学
2024-10-21 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
轮式双足机器人（WBRs）具备执行敏捷且多样化运动任务的能力。本文通过硬件与软件两方面的创新，致力于提升 WBRs 的动态性能。受人类负重深蹲启发，提出并实现一种仿生机械设计，如图 1 所示。该设计将重量分配至髋与膝关节，在保持基座连杆较大工作空间的同时提升关节电机的效能。同时，设计了一种基于模型的新型控制器，综合变高度轮式线性倒立摆（HV-wLIP）模型、控制李雅普诺夫函数（CLF）与全身动力学，以在理论上保证稳定性并高效计算。相较于其他方案，HV-wLIP 作为对 WBR 动力学更精确的近似，可实现更敏捷的响应，并为 WBR 控制器设计提供理论基础。实验结果表明，该机器人能完成类人深蹲，并可在调控基座状态的同时保持质心（CoM）速度跟踪。此外，即便在野外环境下，其面对外部扰动与未知地形也表现出鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2308.13205,
title = {Design and Control of a Bio-inspired Wheeled Bipedal Robot},
author = {Haizhou Zhao and Lei Yu and Siying Qin and Gumin Jin and Yuqing Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.13205},
year = {2024}
}