基于接触感知动态优化的全身运动控制——面向全向轮-腿式移动操作机器人
机器人学
2025-09-18 v1
摘要
集成操作机械臂的全向轮-腿式机器人在物流、工业自动化和人机协作领域具有巨大潜力。然而，由于自由度冗余、复杂的轮-地面接触动力学以及对 locomotion 与 manipulation 无缝协调的需求，统一控制此类系统仍具挑战性。本文设计并实现了具备灵活操作机械臂的全向轮-腿式四足机器人全身运动控制。该平台采用独立驱动的转向模块和驱动式轮子，实现在结构化环境中高机动性的全向运动。为解决接触密集型交互问题，本文构建了集成操作点接触建模与轮-地面线接触建模的接触感知全身动态优化框架。引入热启动策略以加速在线优化，确保高维控制的实时可行性。此外，针对该机器人 4WIS-4WID 驱动方案，构建统一的运动学模型，无需在不同 locomotion 策略之间进行模式切换，提升控制一致性和鲁棒性。仿真与实验结果表明，所提框架有效实现了灵活地形穿越、高速全向移动和多场景下的精确操作，凸显了在半结构化环境中实现工厂自动化、城市物流和服务机器人应用的潜力。
引用
@article{arxiv.2509.14010,
title = {Whole-body Motion Control of an Omnidirectional Wheel-Legged Mobile Manipulator via Contact-Aware Dynamic Optimization},
author = {Zong Chen and Shaoyang Li and Ben Liu and Min Li and Zhouping Yin and Yiqun Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.14010},
year = {2025}
}