SLIP机器人横向冲击下的HFC稳定控制策略

本文探讨了在追求更快运动速度和增强环境适应性的驱动下，对基于弹簧加载倒摆原理（Spring-Loaded Inverted Pendulum, SLIP）的腿部机器人在横向冲击下的稳定性控制问题。针对这一挑战，作者提出了一个创新的稳定性控制策略——混合反馈控制（Hybrid Feedback Control, HFC）。HFC策略的设计灵感来源于SLIP的基本原理，它巧妙地将系统分解为两个关键模块：着陆角控制模块和能量补偿模块。 着陆角控制模块负责管理机器人在遭受横向冲击时的反应，通过精确控制每个步态阶段的接触点接触角，确保机器人能够迅速调整姿态，防止因冲击而失去平衡。这个模块的实时性和准确性对于维持机器人的动态稳定性至关重要。 能量补偿模块则是为了抵消因冲击带来的能量损失。通过监测和预测冲击力的影响，它能够有效地重新分配能量，保持系统的机械能平衡，从而减小震动并加速恢复过程。这种设计显著降低了控制算法的计算复杂度，使得HFC能够在实时环境中高效运行。 为了验证HFC策略的有效性和实用性，研究人员进行了联合仿真实验。实验结果显示，该策略能够显著提高SLIP机器人在侧向冲击下的周期稳定性控制性能。在仿真环境中，HFC策略不仅能够在短时间内稳定系统，还展示了良好的适应性，无论冲击的大小和频率如何变化，都能保证机器人持续、平稳地运行。 这项研究为有腿机器人在复杂动态环境中提供了一种有效的稳定性控制解决方案，尤其是在处理横向冲击时，通过混合反馈控制策略，可以提升机器人的运动效率和环境适应性，对于推进机器人技术在实际应用中的表现具有重要意义。