摘要
四足机器人的环境适应性强，可以灵活应对各种自然界中所存在的大量轮式机器人无法适应的复杂环境，对于复杂地形环境中的各类作业任务有着广阔的应用前景。而快速灵活的机器人运动控制可以进一步增强四足机器人作业能力，因此开展四足机器人动态稳定的运动控制研究具有重要意义。 本文基于“赤兔”四足机器人，研究其跑跳运动中连续稳定的运动规划与控制方法。主要研究内容与成果包括以下几个部分: 1.机器人建模。根据虚拟模型控制理论，构建机器人身体与腿部模型，完成关节力矩与地面作用力之间的换算。同时，根据卡尔曼滤波算法给出了机器人运动速度估计方法，为实现稳定的前向速度控制奠定基础。 2.小跑运动规划与控制。针对小跑运动特点，提出小跑运动的地面作用力分配方法，解决地面作用力分配策略中的欠驱动约束，并给出机器人小跑运动规划与控制策略，在实物四足机器人上实现连续稳定的小跑运动。 3.跳跃运动规划与控制。针对跳跃运动特点，提出“竖直虚拟弹簧”控制律与“运动相位”计算与反馈算法，并给出机器人跳跃运动规划与控制策略，实现跳跃运动过程中的机器人身体姿态规划与控制，在联合仿真平台与实物四足机器人上均进行了算法验证。
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