基于能耗目标优化的多足爬墙机器人足力控制研究

针对多足爬墙机器人高空极限作业时需解决的能耗问题,提出了基于能耗性优化的多足爬墙机器人足力控制方法。以八足爬墙机器人为例,从机器人作业的安全性和能耗性角度描述了多足爬墙机器人的足力优化模型,实现了多足机器人的关节驱动力和足底接触力的转换,有效地减少了优化变量的数量,简化了优化的计算。通过分析多足爬墙机器人的关节驱动力约束和动力学约束,建立了机器人总电机功率与机器人运动步态及作业环境(包括攀爬角度与吸附平面的粗糙度)的关系。并综合考虑了爬墙机器人吸附安全等特殊性,对机器人的足底接触力进行优化,提高机器人对环境变化及支撑腿数量变化的适应能力,降低关节驱动电机的能耗,实现了机器人电机总能耗最小化的目标。实验仿真结果证明了所提出的控制方法简单可行。

足式机器人足力及平衡控制方法设计

本文针对足式机器人在变刚度环境下进行柔顺控制的问题,应用一种基于位置控制的阻抗控制,并引入了姿态反馈和机身高度反馈,用以维持机身平衡。实验结果表明,本文提出的控制策略能在环境发生变化时快速跟随期望足端力,并且经过机身姿态和高度控制,能很好地维持机身平衡,提升机器人运动稳定性。