基于扩展雅可比矩阵的冗余液压驱动四足机器人运动控制

作     者：陈光荣 郭盛 侯博文 王军政 CHEN Guang-rong;GUO Sheng;HOU Bo-wen;WANG Jun-zheng

作者机构：北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心北京100044 北京理工大学自动化学院北京100081 

出 版 物：《控制理论与应用》 (Control Theory & Applications)

年 卷 期：2021年第38卷第2期

页      面：213-223页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(2019JBM051) 北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心开放研究基金资助课题(RRC201701) 北京市自然科学基金项目(3204051)资助 

主　　题：运动学冗余 逆运动学 摩擦锥 入地角 梯度投影法 扩展雅可比矩阵 四足机器人 

摘      要：针对冗余液压驱动四足机器人运动学逆解问题,提出一种基于扩展雅可比矩阵的冗余液压驱动四足机器人运动控制方法.该方法既能解决冗余自由度带来的逆解多解问题,还能使机器人足端入地角度满足摩擦锥要求避免足端滑动.首先,规划机器人足端轨迹得到机器人足端速度,在分析机器人足端入地角度对机器人运动性能影响的基础上,结合机器人腿部结构几何关系,建立扩展雅可比矩阵,确立机器人关节角度速度和足端速度的映射关系,即得到机器人关节角度的解.然后,在对角步态下,通过仿真对传统的梯度投影法和提出的扩展雅可比矩阵法进行对比,理论分析及仿真表明传统的梯度投影法存在误差累积,且在实时性上不如扩展雅可比矩阵法.最后,实验验证了基于扩展雅可比矩阵逆运动学分析方法的可行性和有效性.