重型四肢人形机器人全身控制框架：基于模型的方法
机器人学
2025-11-18 v2
摘要
人形机器人常面临重型四肢运动带来的平衡问题。这些挑战在尝试进行动态运动或在不规则地形环境中操作时尤为突出。为了应对这一挑战，本文提出了一种针对重型四肢人形机器人的全身控制框架，采用基于模型的方法，将动力学规划器与层次化优化问题相结合。动力学规划器设计为模型预测控制（MPC）方案，以考虑重型四肢对质量和惯性分布的影响。通过简化机器人的系统动力学和约束，规划器实现了运动和接触力的实时规划。层次化优化问题采用层次化二次规划（HQP）进行形式化，以最小化四肢控制误差并确保遵循动力学规划器生成的策略。对所提出框架的实验验证表明其有效性。由所提出框架控制的重型四肢人形机器人可实现最高达1.2 m/s的动态行走速度，应对最高达60 N的外部扰动，并能在挑战性地形（如不平坦的表面和户外环境）上保持平衡。
引用
@article{arxiv.2506.14278,
title = {Whole-Body Control Framework for Humanoid Robots with Heavy Limbs: A Model-Based Approach},
author = {Tianlin Zhang and Linzhu Yue and Hongbo Zhang and Lingwei Zhang and Xuanqi Zeng and Zhitao Song and Yun-Hui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.14278},
year = {2025}
}