基于滑模阻抗的双足机器人单腿柔顺性控制研究

周秦源, 邵晨阳, 邵念锋, 赵 岩

(中南林业科技大学 机电工程学院，湖南 长沙 410000)

0 引 言

双足机器人与地面间非连续性接触的运动特点，使其具有较强的灵活性和环境适应能力，在野外等复杂环境运动中具有明显的优势[1]。然而，双足机器人在与地面接触时会频繁的产生相互的作用力，导致机器人机体和各个关节产生不同程度的震荡，这不仅降低了精度影响机器人行走的平稳性，甚至是损害部分的零部件。为了解决好这种因环境冲击和物理接触带来的负面影响，有必要进行双足机器人柔顺性的研究[2]。

阻抗控制是通过调整机器人末端的阻抗，运用阻抗控制算法实时模拟并控制虚拟弹性元件的特征，进而完成足式机器人的柔顺性控制[3]。Son B G等人[4]通过将阻抗控制算法应用在双足机器人中，减小了足端与地面之间的接触力，同时经过仿真验证了控制算法的有效性。然而，阻抗控制在参数选择上存在明显的不足，一是阻抗参数的整定过程无法通过计算精确得到，进而就无法得到最优的控制参数；二是当阻抗参数过大时，系统会出现震荡甚至失控的现象。滑模控制是一种变结构的控制方式，具有较强的鲁棒性。Ouyang P R等人[5]提出阻抗控制和滑模控制混合使用的控制方法，并证明了该控制方法可以提高系统的稳定性。此外，吉林大学的曹福成等人[6]将滑模阻抗控制应用在康复机器人的轨迹规划中，并验证了可以提高轨迹精度以及系统的鲁棒性。……