基于加速度映射的跳跃机器人稳定性控制

2012年06月19日13:48:30 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

徐兆红，喻洪流，闫士举，宋成利
上海理工大学医疗器械与食品学院，上海

摘　　　要：针对腿式机器人，讨论了腿式机器人稳定性控制与稳定性判定准则，基于稳定约束条件零力矩点（ＺＭＰ），提出一种干扰下的动态稳定性控制方法。落地冲击是跳跃机器人必须考虑的外干扰。所提出的稳定性控制方法是基于驱动性能约束下腿式跳跃机器人的动态平衡，运用ＺＭＰ平面加速度正交映射方法，进行地面冲击力干扰下的稳定性控制，在满足轨迹跟踪的同时保证了系统的动态平衡性。跳跃运动过程中的仿真结果表明，该方法是一种有效可行的腿式机器人抗干扰控制策略。

关　键　词：跳跃机器人；动态稳定性；干扰；加速度映射

１　引　言
稳定性准则从动力学的角度为机器人姿态的稳定性提供了一个宏观的参考，是机器人研究领域中必须考虑的一种约束条件［１５］，Ｖｕｋｏｂｒａｔｏｖｉｃ提出的零力矩点（ＺＭＰ）准则是一种应用较为广泛的腿式机器人稳定性判据［６］。腿式跳跃机器人与步行机器人稳定性差别在于，跳跃机器人在落地碰撞过程中，地面冲击力是步行机器人与地面接触力的数倍之多，冲击力作用下的机器人易产生失稳或翻转现象。因此，抗地面冲击力的稳定性控制对跳跃机器人的研究十分重要。跳跃动作通常在瞬间完成，属于快速运动范畴。稳定性控制问题一般比较耗时，系统的实时性难以解决。本文针对腿式跳跃机器人的落地冲击力，结合机器人驱动能力约束，提出利用ＺＭＰ平面加速度映射方法进行稳定性控制，在满足轨迹跟踪的同时保证了系统的动态平衡性。

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