一种多模型融合的仿猎豹四足机器人复杂运动控制方法

• 作者: 张秀丽 王琪 黄森威 江磊
• 来源期刊: 机器人
• 学科: 工学
• 关键词: 四足机器人 中枢模式发生器（CPG） 弹簧负载倒立摆（SLIP）模型 虚拟模型控制（VMC） 有限状态机
• 年，卷（期）: 2022,（6）
• 所属期刊栏目: 论文与报告
• 页码范围: 682-693,707
• 页数: 12页
• 分类号: TP24
• 语种: 中文
• DOI: 10.13973/j.cnki.robot.210500

摘要

针对具有2自由度主动脊柱关节的仿猎豹四足机器人，基于任务分解思想和生物神经系统机理，提出多模型融合的控制方法。该方法以弹簧负载倒立摆模型实现单腿跳跃控制，通过中枢模式发生器（CPG）实现4条腿之间以及脊柱—腿之间的协调控制，利用虚拟模型控制实现机器人与环境交互，采用基于CPG输出的有限状态机来融合3个控制模型，构建仿猎豹四足机器人的多模型分层运动控制器。参考猎豹脊柱运动特征，设计了机器人脊柱关节运动模式，给出脊柱与腿的协调控制策略。最后，在Webots仿真环境中搭建了仿猎豹四足机器人虚拟样机，实现了不同步态下的脊柱—腿的协调控制、在崎岖地形上稳定奔跑，以及平滑的对角—疾驰—对角步态转换，仿真结果验证了所提出的多模型融合的四足机器人运动控制方法的有效性。