四足机器人越障姿态估计算法研究

来源：计算机工程与应用杂志2026年第10期北京时间：

作者：吕明昱, 魏霞, 蔡鑫, 李云飞, 罗相涵

单位：1.新疆大学 智能科学与技术学院，乌鲁木齐 830017；2.新疆大学 电气工程学院，乌鲁木齐 830017；

摘要：针对四足机器人在未知崎岖地形环境中运动稳定性不足与能耗过高的问题，提出一种基于本体感知的自适应姿态估计方法，结合模型预测控制与全身控制算法，以提升四足机器人在不平整地形中的运动稳定性。通过优化足端轨迹，使机器人能够适应多种地形，实现更平稳、快速的足端运动，增强机器人在不同地形环境的越障稳定性。设计有限状态机，根据地形姿态估计结果动态切换越障步态，使机器人在越障时考虑地形信息，优化足端轨迹，进一步提升越障性能与稳定性。为验证所提方法的有效性，在具有明显崎岖性的楼梯模型和非结构化地形上对算法进行测试。结果表明，在爬楼梯过程中机器人运动能耗降低9.78%，下楼梯过程机器人运动能耗降低18.27%，证明了所提方法能有效适应崎岖地形环境并进行姿态估计，实现崎岖地形环境低能耗、高稳定性的越障行为。

关键词：四足机器人,足端轨迹规划,模型预测控制,状态估计,本体感知

基金资助：天山英才-青年拔尖人才项目（2024TSYCCX0011）；国家自然科学基金（62303394）。