摘要
液压四足机器人因其运动灵活、高功率密度等特性，在抢险救灾、野外勘测等方面都展现出极大的应用潜力。目前针对液压四足机器人的研究大多聚焦于复杂连续的地形，对于无法形成连续接触地形下运动的研究还相对较少。本文提出一种基于轨迹优化的液压四足机器人跳跃运动控制框架，以提高液压四足机器人在非连续地形的运动能力。主要包括： （1）主要对所研究的液压四足机器人进行数学建模工作。首先介绍了基于空间向量法的刚体运动描述方法；然后针对液压四足机器人进行了全身运动学建模、单腿正运动学建模、雅可比矩阵推导等工作；最后使用牛顿欧拉法进行了液压四足机器人的浮动基动力学建模，为后续算法的融入提供了基础。 （2）主要针对液压四足机器人跳跃运动问题进行建模，利用轨迹优化生成跳跃轨迹序列。将液压四足机器人的跳跃运动转化为轨迹优化问题；采用直接配点法将轨迹优化问题转化为非线性规划问题，并在MATLAB中编写程序，使用CasADi求解器对算法进行了求解验证。 （3）主要提出了液压四足机器人着地相与摆动相的控制策略。提出了一种模型预测控制方法，结合轨迹优化生成的轨迹序列来计算足地反力；设计了抗冲击的足端摆动轨迹，使用虚拟模型控制对足端轨迹进行跟踪；最后对不同指标下跳跃运动所需的液压驱动单元性能进行了分析。 （4）主要针对本文所提出的液压四足机器人跳跃运动控制框架进行仿真与实验验证。在MATLAB和Simulink中搭建仿真模型，对该跳跃控制框架进行了多工况下的仿真验证；从四足机器人的结构、运动特性、控制逻辑等角度分析了跳跃控制框架在电动四足机器人上的适用性，将代码移植电动四足机器人实验平台，进行了与仿真中相同工况的实验验证。
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