基于机器人本质感传感的四足机器人地形感知安全 locomotion 研究
机器人学
2026-03-11 v1
摘要
近年来，实现四足机器人在真实环境中的安全行走受到广泛关注。当在不均匀地形上行走时，基于获取信息实现可靠估计和安全关键控制仍是开放问题。为此，尤其针对仅具备本质感传感器（如IMU、关节编码器和接触力传感器）的低成本机器人，本文首先提出一种估计框架，生成2.5D地形图并提取支撑平面参数，这些参数随后集成到接触和状态估计中。随后，我们将该估计框架集成到安全关键控制管道中，通过制定控制屏障函数（CBF）提供严格的安全保证。实验表明，所提出的地形估计方法提供了平滑的地形表示。此外，地形、状态和接触的耦合估计框架将基座位置估计的平均绝对误差降低64.8%，估计方差降低47.2%，并在与解耦框架相比提高了接触估计的鲁棒性。地形感知的CBF整合历史地形信息和当前本质感测量，确保通过保持机器人处于危险区域之外来实现全局安全，通过防止身体与地形碰撞实现局部安全，仅依赖本质感传感器即可实现。
引用
@article{arxiv.2603.09585,
title = {Towards Terrain-Aware Safe Locomotion for Quadrupedal Robots Using Proprioceptive Sensing},
author = {Peiyu Yang and Jiatao Ding and Wei Pan and Claudio Semini and Cosimo Della Santina},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.09585},
year = {2026}
}
备注
8 pages, 10 figures