基于关节协同控制的仿人双足机器人设计及优化

来源：机器人杂志2025年第4期北京时间：

作者：孙振洋, 吴楷, 王贺升

摘要：提出了一种基于关节协同控制的双足机器人设计及控制方法，提高了双足机器人的运动稳定性及运行效率。首先，结合时间和事件检测方法实现了稳定的触地检测，并通过卡尔曼滤波器融合关节编码器和IMU（惯性测量单元）信息，对双足机器人的状态进行了准确估计。仿真结果表明，相比单一时间检测方法，所提出的方案具有更好的稳定性，且在10 m范围内的位置信息误差小于1%。在此基础上，设计了基于渐进式步态控制机制和机身倾角控制机制的关节协同控制器，显著提高了机器人行走的稳定性。渐进式步态和机身倾角控制策略使得机器人能在5 s内平稳地完成从站立到行走的转换。结合仿真方法，设计了协同驱动的机器人髋关节。仿真结果表明该设计方案降低了髋关节偏航角电机的最大扭矩需求，降幅达40%。最终，搭建了完整的双足机器人实机系统，经过实验测试，证明了所提方案的有效性和实机应用的潜力。

关键词：仓储物流双足机器人, 状态估计, 关节协同控制器, 结构设计