腿足機器人運動控制原理與仿真實踐教程 課件 第6章-四足機器人SLIP控制_第1頁
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四足機器人SLIP模型控制壓縮彈簧單腿簡化控制量圖軀干姿態控制落足點控制跳躍高度控制中性點對稱軌跡非對稱軌跡上一章節介紹基于足端位置軌跡規劃的控制方法，這種控制方法簡單但機器人運動魯棒性不足，且無法對外力擾動做出調整，從而無法實現類似BigDog“踹不倒”的炫酷效果。雖然波士頓動力2010年前后就展示了四足機器人跑、跳、踹不倒等高動態特性，但作者開始讀研時國內并沒有類似的腿足控制技術，故作者讀研期間領到的第一個科研任務就是賦予四足機器人一定擾動適應能力，實現類似“踹不倒”的展示效果。本章內容以作者2016年前后針對山東大學機器人研究中心研制的SCalf-II四足機器人控制技術為引導，開始介紹基于簡化動力學模型的四足機器人控制方法，賦予四足機器人一定的柔順特性、外力擾動適應特性，實現具有一定擾動適應能力、實用的穩定對角步態控制。摘要（1）

姿態穩定性分析由于Trot步態是一種動步態，在支撐相，處于對角線上的兩只腿同時支撐軀干運動，在Trot步態中機器人軀干很容易繞其對角線旋轉，因此必須對軀干姿態進行控制。為簡化四足運動的控制算法，我們引入虛擬腿的概念。由于Trot步態以對角線上的兩條腿兩兩為一組，每組腿的運動形式相同，其髖關節作用于軀干的力也類似，因此對角線上兩條腿的運動可以等效成為一條虛擬的腿。虛擬Hip位置：質心位置：二次導數→加速度（為例）：假定足與地面之間沒有相對滑動，腿部質量為零，所有的質量均集中于軀干上，建立系統的動力學模型如下：Trot步態控制器四足機器人對角步態控制器的控制框圖仿真驗證Webots中建立的四足機器人模型如圖所示，包含一個完整模型和一個簡化模型，這里機器人以MIT的mini-cheetah尺寸參數基本一致的SDUQuad-24為模型，對應優寶特同類產品yobogo。機器人模型構建與之前章節一致，在此不在贅述，綜合考慮保真度和仿真速度條件下time_step設置為5（ms）。思考與作業4.1驗證性實驗基于上述機器人控制方式，嘗試控制機器人：全向運動，通過記錄GPS位置或者直接繪制軀干運動軌跡查看跟隨效果；修改SLIP控制參數，試驗與側向沖擊相關參數，并調出最優效果；

4.2自行探索實驗通過調參和模式調整實現仿真中四足機器人1.2m/s以上快速運動上下10°以上斜坡（自己搭建）5cm樓梯地形記錄實驗數據，繪制數據圖證明上

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