跳跃四足机器人的建模与空中躯干姿态稳定
机器人学
2024-10-15 v2
摘要
本文探讨低重力环境下跳跃四足机器人的建模与姿态控制。首先，提出一种凸分解程序，为执行敏捷机动的四足机器人生成高精度且低成本的碰撞几何。随后研究一种分层控制架构，将躯干姿态跟踪与生成合适、无碰撞且对应的腿部运动分离开来。控制器的两层均采用非线性模型预测控制器（NMPC）。为计算必要的腿部运动，采用了一种力矩分配策略，利用系统的对称性避免自碰撞并简化相应的 NMPC。为在线规划周期轨迹，还使用了一种基于有限状态机（FSM）的权重切换策略。所提出的控制器首先在仿真中进行评估，分别在 6.3、2.4 和 5.5 秒内稳定了横滚、俯仰和偏航 90 度的旋转。通过稳定恒定及变化的姿态参考，进一步在实验中验证了该控制器的性能。总体而言，这项工作为开发基于模型的先进跳跃腿式系统姿态控制器提供了一个框架。
引用
@article{arxiv.2409.14567,
title = {Modeling and In-flight Torso Attitude Stabilization of a Jumping Quadruped},
author = {Michail Papadakis and Jørgen Anker Olsen and Ioannis Poulakakis and Kostas Alexis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.14567},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 10 figures, to appear at the International Symposium of Robotics Research (ISRR) 2024. Paper site: https://michalispapadakis.github.io/mpc_olympus/