基于轨迹规划的四足机器人腾空小跑步态控制方法

提出了一种直观的腾空小跑控制方法，其将离线轨迹规划与实时平衡控制相结合。利用弹簧负载倒立摆（SLIP）模型分析了奔跑动物在竖直方向的运动特征，并规划了机器人的足端轨迹，使机器人能根据给定的躯干高度与速度像具备竖直飞行能力的动物一样奔跑。为提高奔跑的鲁棒性，提出了一种基于足加速度调节的姿态控制方法。提出了一种新颖的基于运动学的质心（CoM）观测方法与质心调节方法，以增强运动稳定性。为减小机器人与环境交互时的冲击力，在足端轨迹控制中采用虚拟模型控制方法以实现主动柔顺。通过为虚拟模型选取合适参数，使虚拟模型的振荡运动与支撑足的规划运动同步，从而避免虚拟模型振荡运动相对于机器人运动引起的大扰动。报道了使用四足机器人 Billy 的仿真与实验。实验中机器人最大速度可达每秒 4.73 倍体长，验证了该控制方法的可行性。