基于模型预测-中枢模式发生器的六足机器人轨迹跟踪控制

来源：机器人杂志2023年第1期北京时间：

作者：严浙平, 杨皓宇, 张伟, 宫庆硕, 林凡太, 张雨

摘要：为了模仿动物卓越的运动能力和环境适应能力, 提出了六足仿生机器人的轨迹跟踪控制方法。首先建立了机器人的运动学模型, 接着通过转向参数将机器人的速度和角速度与中枢模式发生器(CPG)参数结合起来, 设计了转换函数。然后通过转换函数将模型预测控制器和CPG网络结合起来, 提出了基于CPG的模型预测控制器(MPC-CPG), 并证明了其稳定性。最后对机器人跟踪圆周轨迹和直线轨迹进行了仿真和实验。实验表明, 在有初始误差的条件下, 机器人在MPC-CPG控制器的作用下能够快速地消除位置误差和航向角误差, 跟踪上参考轨迹。轨迹跟踪的位置误差始终保持在-0.1~0.1m, 航向角误差保持在-27°~20°。在MPC-CPG控制器的作用下, 机器人不仅具有较高的轨迹跟踪精度, 同时还表现出良好的运动平滑性和协调性, 进一步验证了所提出的MPC-CPG控制器的有效性。

关键词：六足机器人, 运动学, CPG(中枢模式发生器), 转换函数, 模型预测控制, 轨迹跟踪