控制与决策

作者：张方方,郭豪,辛健斌,彭金柱,刘艳红

单位：郑州大学 电气与信息工程学院，郑州 450001;智能农业动力装备全国重点实验室，河南 洛阳 471000,,郑州大学 电气与信息工程学院，郑州 450001;智能农业动力装备全国重点实验室，河南 洛阳 471000,,郑州大学 电气与信息工程学院，郑州 450001;智能农业动力装备全国重点实验室，河南 洛阳 471000,,郑州大学 电气与信息工程学院，郑州 450001;智能农业动力装备全国重点实验室，河南 洛阳 471000,,郑州大学 电气与信息工程学院，郑州 450001,

关键词：四足机器人;虚拟模型控制;本体感知;地形复杂度在线估计;支撑相摆动相优化

基金：河南省自然科学基金面上项目(242300421400)；国家自然科学基金面上项目(62173311).

四足机器人特殊的腿部结构使其能够适应各种复杂地形, 由于现有的基于虚拟模型的QP (二次规划)算法研究大多未考虑地形信息或考虑不够全面, 在复杂地形下的稳定性和精确性受到限制. 基于此, 提出一种基于机器人本体感知系统估计地形复杂度的方法, 并在此基础上改进四足机器人控制器, 提升其在非结构化地形下的稳定性. 首先利用四足机器人的本体感知能力、足端运动学以及质心动量反馈, 设计一种综合性的地形复杂度估计函数, 将四足机器人的地形评估与动态性能评估结合在一起评价地形复杂度; 然后在四足机器人虚拟模型控制的基础上, 在支撑相加入利用地形复杂度估计函数的外力干扰补偿与支撑力约束, 提升控制算法在支撑相的稳定性, 在摆动相则利用估计函数进行落足点规划并调整步态周期, 提升机器人的动态能力与适应性. 为了验证所提出方法的有效性, 利用四足机器人UnitreeA1仿真模型与webots仿真软件设计了一系列实验, 实验结果表明所提出的方法能有效提高四足机器人在非结构化地形上工作时的稳定性.

来源：2025年第7期

《控制与决策》期刊编辑部

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