高阶级地面反力观测器

无接触传感

无需躯干运动或负载分布信息，即可对重腿机器人地面反作用力进行精确观测。

Shaoxun, Liu · Zhou, Shiyu · 李博远 · 牛志华 · 景晖 · 王荣蓉

Mechanism and Machine Theory 2024

技术优势

免接触传感器

无需安装足底力传感器或多维力/力矩传感器，利用伺服电流与关节空间动力学即可观测地面反力，降低硬件成本与维护复杂度。

未知负载可观测

将浮动基座与未知负载的影响合并为虚拟空间力，通过非线性扰动观测器估计并补偿，使观测器在未预知负载分布时仍保持精度。

无需运动学信息

高阶地面反力观测器（HOGO）不依赖预先获取的躯干运动数据，在机器人运动状态未知的情况下仍能实时输出地面反力估计。

应用场景

• 重腿机器人：在重载、冲击工况下无需足底力传感器即可获取地面反力，用于稳定控制与载荷监测。
• 人形机器人：在双足步行与全身控制中替代脚踝力/力矩传感器，降低足部设计复杂度与成本。
• 工业机器人：为搬运、装配等作业提供地面反力反馈，无需在末端或基座安装额外力传感器。
• 具身智能：为机器人提供本体-环境交互力感知信息，支撑动力学控制与地形适应等智能行为。