基于变质心高度策略的双足机器人变步长步态规划

• 作者: 周江琛 肖晓晖
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 变质心高度 变步长 模型预测控制 能量效率 双足步行
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 机械工程·控制科学与工程
• 页码范围: 944-952
• 页数: 9页
• 分类号: TP242
• 字数: 6942字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2020.04.009

摘要

针对双足机器人变步长步行需求,提出一种基于变质心高度策略的变步长步态生成方法.首先,通过理论计算结合样机实验,得出相同步行周期下不同步长对应的机器人能耗最低的质心高度,作为变高度过程中质心高度的参考值;其次,基于模型预测控制(MPC)建立质心状态方程,构建综合质心位轨迹、速度优化和落脚点控制的优化目标函数,考虑零力矩点(ZMP)稳定裕度约束,建立二次约束二次规划模型(QCQP),生成最优质心轨迹;最后,以NAO机器人为实验平台进行变步长步行对比实验.研究结果表明:采用模型预测控制方法,机器人步行过程中ZMP始终保持在稳定范围内,实现了稳定步行;基于变质心高度的步态生成策略,根据步长变化调整机器人质心高度,能适应0.04～0.10m变步长步行,相比于定高度线性倒立摆模型具有更强的步长调节能力;针对所设计的变步长序列,基于变质心高度的变步长方法相比于传统恒定质心高度方法平均能耗降低约16％.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	肖晓晖	武汉大学动力与机械学院	49	553	11.0	23.0
2	周江琛	武汉大学动力与机械学院	2	0	0.0	0.0