基于 HT-LIP 模型的未知垂直地面运动下四足机器人运动鲁棒控制
机器人学
2024-03-26 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出了一种分层控制框架，该框架能够在具有一般且未知垂直运动的动态刚性表面（DRS）上实现鲁棒的四足运动。该框架的关键创新在于其高层，这是一个离散时间、可证明稳定的脚步控制器。该脚步控制器的基础是一个新的混合时变线性倒立摆（HT-LIP）模型，该模型维度低，能准确捕捉 DRS 运动过程中的基本机器人动力学。然后推导出一组新的充分稳定性条件，以直接指导控制器设计，确保 HT-LIP 模型在一般、未知的垂直 DRS 运动下的渐近稳定性。此外，该脚步控制器被构建为一个计算高效的二次规划，其中包含了所提出的 HT-LIP 模型和稳定性条件。中间层以高层生成的期望脚步位置为输入，生成运动学可行的全身参考轨迹，然后由下层力矩控制器精确跟踪。在 Unitree Go1 四足机器人上的硬件实验证实了所提出框架在各种未知、非周期性、垂直 DRS 运动和不确定性（例如，光滑和不平坦的表面、固体和液体负载以及突然的推力）下的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2403.16262,
title = {HT-LIP Model based Robust Control of Quadrupedal Robot Locomotion under Unknown Vertical Ground Motion},
author = {Amir Iqbal and Sushant Veer and Christopher Niezrecki and Yan Gu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.16262},
year = {2024}
}