利用天然振荡实现四足动物机器人高速高效非对称 locomotion
机器人学
2025-09-01 v1
摘要
本研究探讨了四足动物机器人的非对称边界步态动力学，关注将躯干摆动和髋关节运动相结合以提高速度和稳定性。传统控制策略常强制固定姿态，最小化自然身体运动，以简化控制问题。然而，这种方法可能忽视自然 locomotion 中所蕴含的固有动力学优势。我们将机器人视为两个相互连接的段落，聚焦于stance leg运动同时允许躯干被动振荡，借鉴自然动力学和underactuated robotics原理。我们的控制方案采用Linear Inverted Pendulum(LIP)和Spring-Loaded Inverted Pendulum(SLIP)模型分别支配前后腿运动。该方法通过大量仿真和硬件实验验证，成功实现了高速 locomotion，最高速度接近4 m/s，且地面反作用力降低，表明该步态更高效。此外，与常规方法不同，我们的策略利用天然躯干振荡以辅助leg circulation和步幅长度，使机器人动力学更贴近生物学 counterparts。我们的发现表明，特别是在诸如边界等非对称步态方面，拥抱四足动物运动的自然动力学，确实可以实现更稳定、更高效且高速的机器人 locomotion。本次调查为未来研究多功能和动态四足动物步态及其在需要快速有效 locomotion的场景中的潜在应用奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2405.17579,
title = {Harnessing Natural Oscillations for High-Speed, Efficient Asymmetrical Locomotion in Quadrupedal Robots},
author = {Jing Cheng and Yasser G. Alqaham and Zhenyu Gan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.17579},
year = {2025}
}