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力学学报 2018年第4期50卷 871-879页

作者：葛一敏袁海辉甘春标浙江大学机械工程学院杭州310027

由于高维、非线性、欠驱动等特点,3-D双足机器人的稳定性控制依然是一个研究难点.一些传统的控制方法,如基于事件的反馈控制方法和PD控制方法,抗扰动能力较弱,鲁棒性较差.通过观察,人类受到外部扰动影响时,会通过调整步态重新获得稳定性... 详细信息

由于高维、非线性、欠驱动等特点,3-D双足机器人的稳定性控制依然是一个研究难点.一些传统的控制方法,如基于事件的反馈控制方法和PD控制方法,抗扰动能力较弱,鲁棒性较差.通过观察,人类受到外部扰动影响时,会通过调整步态重新获得稳定性,相较之下仅依靠一个步态获得的稳定性是有限的.受此启发,本文针对上述问题提出一种基于步态切换的欠驱动3-D双足机器人控制方法.首先,以能耗最少为优化目标,通过非线性优化方法预先设计多组不同步长、步速的步态作为参考步态,以构建一个步态库;然后,通过综合考虑步态切换过程中的稳定性与能效,建立了多目标步态切换函数;最后,将该步态切换函数作为优化目标,并求解该最小化问题获得下一步的参考步态,从而实现步态切换,达到使用步态库-多轨迹方法来提高鲁棒性的目的.在仿真实验中运用该步态切换控制方法,欠驱动3-D双足机器人可实现相对高度在[-20,20]mm内随机变化的不平整地面上行走,而仅采用单步态控制策略则无法克服这样的外部扰动,从而说明了基于步态切换的欠驱动双足机器人控制方法的有效性.

关键词：双足机器人欠驱动步态切换不平整地面控制方法

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不确定性扰动下双足机器人动态步行的自适应鲁棒控制

引用

浙江大学学报（工学版） 2019年第11期53卷 2049-2057,2075页

作者：袁海辉葛一敏甘春标浙江大学机械工程学院

针对不确定性扰动下双足机器人动态步行的鲁棒控制问题,建立不确定性扰动下双足机器人的动力学模型.将特定庞卡莱映射方法拓展到不确定性扰动下双足机器人的稳定性分析,将机器人随机系统的稳定性分析转化为确定性周期系统的稳定性分析.... 详细信息

针对不确定性扰动下双足机器人动态步行的鲁棒控制问题,建立不确定性扰动下双足机器人的动力学模型.将特定庞卡莱映射方法拓展到不确定性扰动下双足机器人的稳定性分析,将机器人随机系统的稳定性分析转化为确定性周期系统的稳定性分析.基于滑模控制方法,提出自适应滑模控制器.与以往滑模控制器相比,该控制器无需外部扰动的准确幅值信息.考虑到双足机器人在实际应用中常会遭遇非平整路面,进一步将该自适应滑模控制器拓展到非平整路面的鲁棒控制:提出碰撞速度不变性条件,基于落地速度控制进行在线轨迹规划,基于自适应滑模控制器对机器人进行反馈控制.基于三维(3-D)五杆双足机器人进行仿真实验,结果表明,所设计的控制器能有效实现机器人在不确定性扰动下的鲁棒控制.

关键词：双足机器人动态步行不确定性扰动稳定性分析鲁棒控制

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