非完整单足跳跃机器人姿态运动控制的样条逼近方法

Attitude motion control of a nonholonomic hopping robot using spline approximation

讨论非完整单足跳跃机器人姿态运动规划的最优控制问题。在机器人无外力矩作用时,其系统相对于总质心的角动量守恒而成为一类典型的非完整系统。由于非完整约束的不可积特性,对该类系统的运动控制问题比一般系统要困难得多。为解决这一问题,首先导出机器人姿态运动方程,根据系统的非完整约束特性,在系统角动量为零的情况下,将非完整机器人的姿态运动规划问题转化为最优控制问题,利用样条逼近方法和粒子群优化算法实现机器人姿态运动的最优控制。该方法的主要特点是所得到的控制输入的初值和终值均为零,解决了以往文献中控制输入的初值和终值不为零的问题,便于利用伺服电机实现机器人运动的控制。文末数值仿真表明了该方法的有效性。