人类在木干上平衡：一种开关式多层控制器

我们研究了在固定位置的木干上平衡人的任务。相较于平坦表面，平衡于木干显得更具挑战性 due to 增加的不稳定性——尽管如此，我们能够通过组合简单控制器（如PID、LQR）来实现平衡，这些控制器以类生物学开关式多层配置实现。控制器由上层LQR规划器（类似于中枢神经系统）协调踝关节和髋关节的力矩，以及下层PID跟踪器（类似于局部运动单元）受制于非线性动力学时遵循该计划。控制器根据人类的状态在三个运行模式之间切换。通过仿真验证了控制器的有效性，其中我们的控制器能够稳定各种初始条件和扰动下的人类。我们还引入一种输出肌肉激活的控制器，以完成相同的平衡任务。