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基于虛擬黏彈性肌肉模型的仿人機器人不平整地面穩定行走
關鍵詞：虛擬肌肉 黏彈性 仿人機器人 行走 不平整地面
摘要：復雜未知環境下,仿人機器人在行走過程中難以獲取精確的地面信息,導致規劃的落腳點與實際落腳位置之間存在誤差,這會對機器人的平衡造成嚴重的干擾.針對該問題,提出了模擬人體肌肉黏彈性的虛擬肌肉模型,并基于該模型設計了仿人機器人在不平整地面上的穩定行走控制方法.首先,從仿生角度出發,擴展傳統肌肉模型,構建了具有伸縮功能的虛擬肌肉模型,并對其黏彈性進行了分析.然后,基于該模型,采用LQR(線性二次型調節器)方法設計了虛擬肌肉伸縮長度與伸縮力的控制方法.最后,基于足部力傳感器信息反饋,將該模型應用于仿人機器人行走過程中抬腳高度的調節,使仿人機器人能夠適應未知復雜環境中地面高度的突變,或在機器人傳感器系統獲取的地面信息與實際情況相差很大的情況下實現穩定行走.結果表明,該算法可以使仿人機器人在高度差為6 cm以內的不平整地面上實現1.8 km/h的穩定行走.基于BHR-6P平臺的行走仿真驗證了該算法的有效性.
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