基于模型预测的四足机器人运动控制

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作   者：

秦海鹏;  秦瑞;  施晓芬;  朱小明; 

作者机构：

兰州城市学院培黎机械工程学院;  道路施工技术与装备教育部重点实验室; 

关键词：

模型预测控制;  神经控制;  行为多样性;  中枢模式发生器;  四足机器人; 

期刊名称：

浙江大学学报(工学版)

i s s n：

1008-973X

年卷期：

2024 年 008 期

页   码：

1565-1576

摘   要：

针对具有多自由度的四足机器人，结合中枢模式发生器(CPG)和模型预测控制机理(MPC)，提出2种模型融合的神经控制方法.该方法以模型预测原理为基础，通过模拟生物神经控制机制，构建腿足机器人行为运动神经控制架构.该架构能够处理外部环境信息，自适应调节机身和腿部位置，实现机器人位置跟踪、全向运动和多种非典型步态.实验结果表明，基于MPC-CPG控制架构的机器人可以快速响应并消除位置误差和角度误差，机身轨迹跟踪的位置误差始终保持在-0.1～0.1 m，姿态角误差保持在-0.05～0.05 rad.在MPC-CPG控制器的作用下，机器人不仅具有较高的轨迹跟踪精度，还表现出行为多样性，验证了所提出的MPC-CPG控制器的有效性.