高运动性能轮腿机器人复杂环境越障控制方法

来源：电子测量技术杂志2025年第19期北京时间：

作者：邓广，姚江云，王宽田，陈国庆

单位：1.桂林电子科技大学 海洋工程学院 北海 536000; 2.柳州工学院信息科学与工程学院 柳州 545000

摘要：轮腿机器人在越障时，其动力学模型会因轮腿切换因素变得高度非线性，但是现有的线性控制方法难以准确描述这种非线性特性，导致机器人越障控制效果差。为此，提出复杂环境下高运动性能轮腿机器人越障控制方法。该方法在深入分析轮腿机器人越障过程受力情况基础上，将控制轮腿机器人轮腿运动的电动机角速度作为关键控制对象，在进一步分析轮腿机器人越障过程步态情况，得到轮腿机器人越障位置误差，将该误差输入到模糊级联PID控制器中，同时引入自适应伸缩因子优化PID控制器参数，以适应轮腿机器人在越障过程中的非线性动力学特性，依据复杂障碍环境动态生成轮腿机器人电动机角速度调整量，实现轮腿机器人越障控制。实验验证表明，该方法能够实现不同台阶、斜坡、沟渠障碍及多种复合障碍环境情况下轮腿机器人越障，在控制过程中轮腿机器人打滑率均能够小于0.1%，运行稳定性均高于95%，且轮腿机器人质心变化轨迹较平缓，充分证明该方法实现轮腿机器人越障控制具有稳定性，能够有效推动轮腿机器人越障领域发展。

关键词：复杂环境;轮腿机器人;越障控制;受力分析;步态分析;模糊级联PID

基金资助：国家自然科学基金（41562018）、大学生创新训练计划项目（202410595092）资助