基于最优控制轨迹跟踪控制器的三连杆摆荡机器人设计与实现
系统与控制
2019-11-14 v1 系统与控制
摘要
本文报道了一种三连杆摆荡机器人的设计与实现。该机器人能够通过连续的摆臂运动沿水平单杠行进。我们建立了机器人的全阶动力学模型，并将机器人每次摆荡运动周期表述为一个最优控制问题。迭代线性二次调节器 (iLQR) 算法用于寻找一次摆荡中的最优控制策略。我们通过比较不同机器人设计下 iLQR 算法生成的机器人运动代价，选取合适的机器人设计参数。特别地，利用该方法我们展示了具有躯干连杆和低惯量手臂对于高效摆荡的重要性。此外，我们提出了一种结合级联 PID 控制器与输入输出线性化控制器的轨迹跟踪控制器，使机器人能够精确跟踪期望轨迹并在摆荡中抑制外部干扰。在仿真机器人与真实机器人上的实验表明，该机器人可鲁棒地在间距相同或不同的握点间摆荡。
引用
@article{arxiv.1911.05168,
title = {Design and Implementation of a Three-Link Brachiation Robot with Optimal Control Based Trajectory Tracking Controller},
author = {Shuo Yang and Zhaoyuan Gu and Ruohai Ge and Aaron M. Johnson and Matthew Travers and Howie Choset},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.05168},
year = {2019}
}