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题名串联式轮腿机器人姿态控制方法
被引量：1
- 1
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作者
谢景硕
韩立金
刘辉
任晓磊
侯泓钰
商庆一
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机构
北京理工大学机械与车辆学院
北京理工大学济南前沿技术研究院
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出处
《兵工学报》
北大核心
2025年第2期76-90,共15页
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基金
国家自然科学基金青年基金项目(52002212)。
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文摘
针对串联式四轮腿机器人精确控制姿态的问题,提出一种以无偏差模型预测控制为核心的运动控制框架。所涉及的模型为考虑机身、腿部和车轮的质量分布而建立的合成质心动力学模型,并且基于自抗扰控制思想,将模型的未建模特性视为扰动,建立扩张状态观测器对其进行估计和补偿;为解决姿态调节过程中车轮易滚动导致腿部外展的问题引入关节闭环控制,同时设计额外的车轮控制策略以辅助约束腿部状态。在串联式轮腿机器人上进行了硬件试验,研究结果表明,新的运动控制框架能够准确跟踪期望姿态信号,有效抑制地形扰动和外力扰动,确保机器人的行驶平稳性和抗干扰能力。
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关键词
串联式轮腿机器人
姿态控制
扩张状态观测器
无偏差模型预测控制
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Keywords
serial wheel-legged robot
attitude control
extended state observer
offset-free model predictive control
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分类号
TJ301
[兵器科学与技术—火炮、自动武器与弹药工程]
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题名轮腿机动平台位姿优化控制研究
- 2
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作者
夏骄杨
韩立金
刘辉
谢景硕
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机构
北京理工大学机械与车辆学院
北京理工大学前沿技术研究院
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2025年第9期11-15,共5页
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基金
国家自然科学基金项目(52130512)。
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文摘
为了提高轮腿机动平台在复杂环境下的运动能力,提出了一种基于虚拟模型和二次规划的轮腿机动平台位姿优化控制方法。对平台进行运动学建模,并借助正运动学模型推导雅可比矩阵。基于质心单刚体动力学模型和虚拟模型控制的思想,研究平台整体的动力学特性,并通过二次规划对车轮地面反作用力进行优化分配,进而求解腿部的关节力矩。利用该控制方法,在Simscape Multibody中对平台X向、Z向、侧倾、俯仰的位姿调节进行仿真验证。仿真结果表明,基于虚拟模型和二次规划的轮腿机动平台位姿动力学控制方法能够有效地跟踪平台目标位姿,且误差较小。
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关键词
轮腿复合
二次规划
虚拟模型
位姿控制
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Keywords
Wheel-Leg Compound
Quadratic Programming
Virtual Model
Pose Control
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名复杂地形下轮腿复合机动平台动态运动控制
被引量：3
- 3
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作者
任晓磊
刘辉
韩立金
陈前
聂士达
谢景硕
崔山
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机构
北京理工大学机械与车辆学院
北京理工大学前沿技术研究院(济南)
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出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期2993-3003,共11页
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基金
国家自然科学基金青年基金项目(52002212)。
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文摘
复杂地形环境下质心参考轨迹的动态精确跟踪是保障轮腿复合机动平台稳定执行各项任务的关键。为提升平台的地形适应能力与位姿跟踪能力,提出一种动态运动控制策略。综合地形因素,建立包含车轮动力学的单刚体动力学模型,并通过近似简化将系统动力学模型转化为状态空间方程的标准形式。考虑车轮与腿部耦合运动,提出一种基于前馈力矩与反馈力矩的混合运动控制方法。通过二次规划算法求解最优地面反作用力,利用雅克比矩阵将作用力映射至关节以获取前馈力矩。为避免由环境引起的外部扰动造成系统无法在较短时间内完成优化计算,引入关节力矩反馈控制及时修正位姿跟踪误差,使系统能够快速准确地响应外部扰动,有效提高系统的鲁棒性和稳定性。仿真结果表明,新方法可有效提升平台在复杂地形下位姿动态跟踪精度,保障平台平稳运行,为复杂地形下轮腿复合机动平台的工程应用提供有力支撑。
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关键词
轮腿复合机动平台
复杂地形
单刚体动力学模型
混合运动控制
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Keywords
wheeled-legged hybrid platform
complex terrain
single-rigid-body dynamic model
hybrid locomotion control
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分类号
TJ301
[兵器科学与技术—火炮、自动武器与弹药工程]
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