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题名基于分层解耦的四轮足机器人模型预测控制
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作者
邢伯阳
许威
李宇峰
赵浩宇
王康
闫曈
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机构
中国北方车辆研究所
中兵智能创新研究院有限公司
群体协同与自主实验室
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出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期4272-4282,共11页
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基金
国家重点研发计划项目(2022YFB4701500)。
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文摘
轮足机器人是一种新型的复合机器人平台,其结合了足式机器人力伺服控制、浮动基座动力学与轮式机器人轮地接触的模型,具有轮式快速机动、足式越障机动以及轮步复合3种复合机动模式。为实现上述3种机动模式,提出了一种基于线性模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的轮足机器人控制方法,其采用分层控制的框架对轮子转速与四足力伺服稳定控制进行解耦,对轮子进行独立的转速控制与扭矩估计,并将轮地扭矩反馈转化为外力扰动,引入MPC控制模型中进行在线补偿;针对机体MPC稳定控制通过状态扩维的方式将控制模型转化为Ax+Bu的标准形式,通过采用重力加速度将足端力扰动进行等效转换,从而实现在不增加系统状态空间维度的同时将外力扰动引入动力学模型。通过仿真和在Panda-W轮足机器人上的实际测试,验证了所提算法可以有效补偿轮足加减速时轮地扰动力,实现机体稳定控制并进一步完成Trot轮步复合机动,在典型的平地和越野地形下有较好的控制效果。
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关键词
轮足机器人
模型预测控制
分层控制
轮步复合机动
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Keywords
wheeled-quadruped robot
model predictive control
hierarchical control
wheel-legged hybird locomotion
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分类号
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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