用于鲁棒双足行走的非线性模型预测控制：探究角动量与质心高度变化

人类可利用多种平衡策略，例如步位调整与角动量适应，以在动态扰动下行走时保持平衡。本工作中，我们提出一种新颖的非线性模型预测控制（NMPC）框架用于鲁棒行走，具备步位调整、质心（CoM）高度变化与角动量适应能力。这些特性通过约束零力矩点于支撑多边形内实现。通过使用非线性倒立摆加飞轮模型，考虑了上身旋转与竖直高度运动的影响。据此，NMPC 被表述为二次约束二次规划问题，并通过序列二次规划快速求解。利用该统一框架，基于状态估计生成了结合反应性迈步、身体倾斜与质心高度变化的鲁棒行走模式。通过仿真研究证明了该框架在多种场景下双足行走的适应性。