四足机器人对角小跑步态虚拟模型控制技术

"基于虚拟模型的四足机器人对角小跑步态控制方法1" 本文主要探讨了一种针对四足机器人的对角小跑步态控制策略，旨在提高机器人的运动稳定性和实现躯干六维度运动方向的解耦。该策略利用虚拟模型控制技术，分为支撑相虚拟模型控制和摆动相虚拟模型控制两个阶段。 在支撑相，研究者建立了一个数学模型，描述了作用在躯干质心的虚拟力与对角支撑腿关节扭矩之间的关系。通过精确调整这个虚拟力的大小，可以有效地控制躯干的高度和姿态。同时，这种控制方法还能使机器人调节前进速度和自转角速度，从而实现更加灵活的运动控制。 在摆动相，控制器将机器人的侧向速度控制融入足端轨迹规划中。利用虚拟的“弹簧-阻尼”元件，驱动摆动足按照预设轨迹进行运动，这有助于保持步态的连贯性和稳定性。在这个阶段，摆动足的运动不仅考虑了速度控制，还考虑了适应不同地形的能力。 在控制器的设计中，状态机的引入是一个关键创新点。状态机监控着机器人的每个腿的状态，根据当前步态相位，适时发出切换指令，确保对角小跑步态的顺畅进行。这增强了系统的适应性和鲁棒性，使机器人能够在各种环境，包括不平坦地面，进行稳定的行走。 仿真实验的结果证实了该控制方法的有效性。机器人能够在平地上执行全方位移动，跨越不平坦地形，并且对外部冲击有良好的抵抗力。这些实验成果进一步验证了该控制策略的稳定性和抗干扰能力。 关键词：四足机器人；对角小跑步态；虚拟模型控制 通过这种方式，四足机器人能够在复杂环境中保持高效、稳定的运动，这对于未来机器人在搜救、探索等领域的应用具有重要的理论和实践价值。虚拟模型控制技术的运用，不仅提高了控制精度，也为实现四足机器人的自主导航和任务执行提供了可能。