四足机器人对角小跑动态控制方法及抗干扰仿真

"该文是2014年国防科技大学学报发表的一篇工程技术论文，主要探讨了四足机器人的对角小跑动态控制方法，采用虚拟模型控制技术，研究了如何实现四足机器人在二维平面上的稳定行走并具备抗干扰能力。" 在四足机器人领域，对角小跑是一种常见的运动模式，它既能保持机器人运动的效率，又能确保稳定性。这篇论文主要介绍了基于虚拟模型控制方法来设计四足机器人对角小跑动态控制策略。虚拟模型控制是一种利用虚拟构件模拟真实物理系统的行为，从而实现对实际系统的精确控制的技术。 首先，论文提出了通过单腿雅克比矩阵来获取支撑相和摆动相的控制法则。雅克比矩阵是机器人动力学中的关键工具，它描述了机器人腿部关节速度与末端执行器速度之间的关系。在四足机器人中，每个腿的雅克比矩阵可以用于计算所需关节力矩，以实现特定的腿部运动。 其次，为了实现对机器人躯体的全面控制，论文提出了一种控制目标分解的方法。这种方法将机器人的整体控制目标分解到每个单独支撑腿的控制上。通过为每条支撑腿构建虚拟构件，可以将虚拟构件产生的虚拟力转换为期望的关节力矩，进而实现对支撑腿的虚拟模型控制。这种控制方式有助于保持机器人的稳定性，尤其是在腿部交替支撑的过程中。 此外，对于摆动腿的控制，论文采用了实时规划其运动轨迹的方法。通过虚拟构件连接摆动腿的足端与期望的摆动轨迹，可以有效地控制摆动腿的运动，确保其按照预定路径准确移动。这有助于维持步态的连贯性和动态平衡。 在设定四条腿的相位轮换规律后，论文进行了对角小跑步态下的速度控制及抗干扰仿真试验。通过对二维平面模型的仿真，验证了该控制方法能有效控制机器人躯体的高度、速度和倾角，从而实现动态的对角小跑运动。同时，仿真结果表明该方法具有一定的抗冲击干扰能力，这对于机器人在复杂环境中的自主行走至关重要。 这篇论文详细阐述了如何运用虚拟模型控制技术来实现四足机器人对角小跑的动态控制，为四足机器人的运动控制提供了新的理论基础和实践指导，对后续的机器人控制算法设计具有参考价值。