牵拉人工肌腱式双足机器人矢状面行走控制

来源：机械工程学报杂志2024年第15期北京时间：

作者：高海波, 王圣军, 单开正, 韩亮亮, 于海涛

单位：1. 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨 150080;2. 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室 上海 201108

摘要：针对传统双足机器人刚性支腿结构缺乏弹性元素的局限，提出一种借鉴人体腿-足肌腱功能的人工肌腱牵拉式支腿结构，并搭建了基于五杆拓扑构型的四自由度双足机器人原理样机。建立了基于线性倒立摆(Linear inverted pendulum,LIP)模型的双足机器人行走规划优化范式。提出了基于LIP模型的双足机器人动步态控制器。在摆动相阶段，采用基于贝塞尔曲线的足端轨迹规划及融合模型前馈的PD控制策略。在支撑相阶段，采用足端地面支反力前馈结合机身姿态、高度反馈的控制策略。搭建试验平台对机器人运控算法进行了有效性验证。试验结果表明，双足机器人可实现0.8 m/s (约两倍腿长/s)的稳定行走速度，机身俯仰角度波动可控制在±7°以内，机身高度波动可控制在±4 cm以内。上述研究成果可进一步推广至面向三维空间移动作业的人形机器人系统设计。

关键词：双足机器人,人工肌腱,动步态,行走控制；

基金资助：国家自然科学基金(52175011)、中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室开放课题基金(YY-F805202210023)和群体协同与自主实验室开放基金课题(QXZ23013201)资助项目。