四足机器人控制系统的简单设计.docx
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2022-11-24
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四足机器人控制系统的简单设计
摘 要： 近年来四足机器人开始走进人们视野。四足机器人是一个庞大的系
统，而控制系统是其中最重要的系统之一。一个良好及鲁棒性强的控制系统是四
足机器人系统功能最大化的基础之一。而要达到该期望的控制系统也往往更复杂。
本研究基于机器人运动学与图像处理技术，研究设计了一个四足机器人简单控制
系统，旨在能对四足机器人进行初步控制验证，作为复杂控制系统开发的基础。
关键词： 四足机器人；运动学控制；图像处理；
1.项目意义
四足机器人控制系统中往往采用动力学控制方法。目前主流的控制方法中，
MPC 模型预测控制方法和 WBC 全身控制方法是非常常用的。但采用该方法的控制
系统复杂程度比较高，也往往需要较深的控制技术基础，不适合用于控制系统的
前期验证。为了克服上述问题。本研究基于机器人运动学、 ROS 机器人开源操作
系统，搭建了一个能在世界坐标系下进行运动的简单控制系统，并使用物理样机
进行了验证。该系统也能应用于物理样机制作中的前期验证，提高机器人研发迭
代速度。
2.研究内容
2.1 基于机器人运动学的控制算法
机器人运动学算法是本控制系统的关键。本文借助逆矩阵等数学工具，实现
了一个四足机器人运动学算法。基于该算法，机器人不仅能轻松实现四足着地时
的姿态控制，还能实现在运动中对机器人的姿态控制。当然实现动静状态下的姿
态控制，也同时意味着机器人能在一定的躯干扰动 (对姿态的影响)下，依然能保
持躯干的稳定，实现机器人的稳定运动控制。本系统使用 ROS 开源系统中的 RVIZ
可视化工具进行可视化。
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