双四足机器人协作载荷运输的安全关键集中式非线性模型预测控制
机器人学
2026-04-06 v1 最优化与控制
摘要
本文提出了一种安全关键的集中式非线性模型预测控制（NMPC）框架，用于双四足机器人的协作载荷运输。互联机器人-载荷系统被建模为离散时间非线性微分代数系统，通过完整约束和交互力矩捕获耦合动力学。为确保在复杂环境中的安全性，我们开发了一种基于控制屏障函数（CBF）的 NMPC 公式，对机器人和载荷均强制实施碰撞避免约束。所提出的方法将交互力矩保留为决策变量，从而形成一个结构化的 DAE 约束最优控制问题，使得高效的实时实现成为可能。通过在两个 Unitree Go2 平台上进行的大量硬件实验验证了该算法的有效性，实验涉及在杂乱环境中进行协作载荷运输，并考虑了质量和惯性不确定性以及外部推力扰动。
引用
@article{arxiv.2604.03200,
title = {Safety-Critical Centralized Nonlinear MPC for Cooperative Payload Transportation by Two Quadrupedal Robots},
author = {Ruturaj S. Sambhus and Yicheng Zeng and Kapi Ketan Mehta and Jeeseop Kim and Kaveh Akbari Hamed},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.03200},
year = {2026}
}