文献类型：期刊文章

作　　者：马甲辰[1] 田春旭[1] 李禄权[1] 张丹[1,2]

MA Jiachen;TIAN Chunxu;LI Luquan;ZHANG Dan(Institute of AI and Robotics,Academy for Engineering&Technology,Fudan University,Shanghai 200433,China;Department of Mechanical Engineering,The Hong Kong Polytechnic University,Hung Hom,Kowloon,Hong Kong 999077,China)

机构地区：[1]复旦大学工程与应用技术研究院智能机器人研究院,上海200433 [2]香港理工大学机械工程学系,中国香港九龙红磡999077

出　　处：《复旦学报（自然科学版）》

基　　金：国家自然科学基金(52305012)。

年　　份：2024

卷　　号：63

期　　号：6

起止页码：711-723

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2023、CAS、CSCD、CSCD_E2023_2024、JST、RCCSE、ZGKJHX、ZMATH、核心刊

摘　　要：脊柱关节在四足动物高速运动中发挥着重要作用,为分析脊柱运动对四足机器人运动的影响,本文从机器人仿生学结构设计、奔跃控制方法和脊柱影响规律3个层面进行研究。首先,基于绳驱原理设计了双关节脊柱和三段式柔性腿部,整机结构配置紧凑且符合猎豹生理学特征。然后,依据生物步态构建基于时间的有限状态机,建立机器人奔跃步态下的单刚体动力学模型,并分别针对脊柱和腿部提出相应控制方法,其中对于腿部的控制融合了周期冲量规划和模型预测控制(MPC)。在结构设计和控制方法的基础上,分析脊柱运动对奔跃运动的影响,并创新性地提出针对冲量的脊柱贡献度公式。最后,通过仿真运算对奔跃控制的有效性和脊柱的积极贡献进行验证,对比结果表明:脊柱运动的参与能够利用较小前后水平力实现相近冲量值,且机器人速度跟踪性能和姿态控制稳定性均有所改善。

关 键 词：四足机器人 双关节脊柱  绳驱  奔跃步态  模型预测控制

分 类 号：TP242.2]