蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制研究

使用基于迭代链拟合与关键帧提取的蛇形机器人缆索攀爬步态生成方法,对一种正交关节蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制进行了研究。该方法可建立蛇体骨干曲线定向位移与底层驱动器输入之间的联系,可将传统的骨干曲线法和控制函数法两种步态生成方法的优点有效地结合。使用该方法生成步态既可直观地得到骨干曲线的形状及运动趋势,又可得到以关节号和时间为变量的控制函数。该方法可有效提高蛇形机器人桥梁缆索攀爬的安全性、步态灵活性,同时,也便于控制底层驱动器。最后,通过实验验证了所提出方法的有效性。

基于NMPC的仿人攀爬机器人运动优化

针对仿人机器人攀爬的实时运动生成问题,提出一种基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)方法,能够综合优化路径和肢体运动。该方法将攀爬任务视为一个机械约束的NMPC问题,并使用了基于墙体图的状态相关权重和势函数。在每个采样时间点根据墙体信息和机器人的状态进行计算获得控制输入。此外,还提出了为NMPC在线配置性能指标的视距评估方法。研究结果表明:随着视距的减小,控制输入的计算时间也随之减少,有效降低了计算成本;与将墙体上的所有支撑都纳入视距范围的情况相比,攀爬时间最多能减少36.4%,有效适应了复杂的墙体模型。