质心动态规划稳定控制策略

稳定裕度最高提升37%

通过摆动腿支撑三角形同步质心运动，优化足底力分配与变参数关节扭矩控制，实现四足机器人在静走与对角小跑下的全向稳定运动。

Yangyang, Han · 刘国平 · Lu, Zhenyu · Zong, Huaizhi · Junhui, Zhang · Feifei, Zhong · Liyu, Gao

Journal of Zhejiang University: Science A 2023

参数信息

行走稳定裕度提升

27.25 %

对角小跑稳定裕度提升

37.25 %

行走能耗降低

11.25 %

对角小跑能耗降低

13.83 %

技术优势

稳定裕度显著提升

通过将摆动腿轨迹与质心运动同步并形成支撑三角形，机器人在行走和对角小跑时的稳定裕度分别比无规划方案提高27.25%和37.25%。

能耗明显降低

优化地面反力分布以最小化关节力矩，使用能耗优化控制后，行走和对角小跑的能耗分别降低11.25%和13.83%。

步态普适

该策略无需针对不同步态单独设计，静态行走和对角小跑均适用，并能实现全向运动。

关节负载优化

通过优化地面反力分布，最小化关节力矩，从而减少执行器负担。

应用场景

• 四足机器人：为四足机器人提供可直接部署的稳定控制软件，替代传统无质心规划方案，提升复杂地形适应性。
• 足式机器人运动控制：将质心规划与腿摆动时序同步，为足式机器人运动控制提供新的设计范式，降低调试难度。
• 机器人运动规划：通过支撑三角形约束质心运动，为机器人运动规划提供稳定约束，简化全向运动规划流程。