基于虚拟模型的四足机器人对角小跑步态控制方法

摘要：

为提高四足机器人对角小跑运动的稳定性，实现机器人躯干6维运动方向控制的解耦，提出了一种基于虚拟模型的对角小跑步态控制方法。控制器主要包括支撑相虚拟模型控制和摆动相虚拟模型控制。在支撑相，建立了作用于躯干质心的虚拟力与对角支撑腿关节扭矩之间的数学关系，通过调整躯干虚拟力的大小控制躯干的高度与姿态，控制机器人前进速度和自转角速度。在摆动相，将机器人侧向速度控制引入到足端轨迹规划中，并通过虚拟的“弹簧－阻尼”元件驱动摆动足沿给定轨迹运动。此外，在控制器设计过程中，引入了状态机，用于监控机器人各腿的状态，并输出对角小跑步态相位切换指令。仿真实验结果表明，机器人能够以对角小跑步态在平地上进行全方位移动，跨越不平坦地形，并能够抵抗外部冲击，证明了文中控制方法的有效性和鲁棒性。

关键词：四足机器人、对角小跑步态、虚拟模型控制

分类号：TP242(自动化技术及设备)

资助基金：国家863计划2015AA042201；国家自然科学基金61233014，61305130；山东省自然科学基金ZR2013FQ003，ZR2013EEM027；中国博士后科学基金2013M541912．

在线出版日期：2016-03-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：64-74