一种用于实现点脚式双足机器人稳定站立的切换控制方法

《Automatica》：A switching control approach to achieve stable standing in point-feet bipeds

　　

Zahed Dastan|Jon Sensinger

摘要

在本文中，我们提出了一种新颖的切换控制方法，用于稳定具有非完整接触点约束的点足双足机器人的直立平衡状态。该方法将步态终止问题简化为在行走后将双足机器人转换为双支撑配置的问题，同时充分考虑了整个双足系统的复杂动态特性。与传统的基于优化的方法不同，这些方法可能计算成本较高，而我们的方法策略性地采用了计算效率较高的控制策略，并仅在首选控制器的约束被违反时才使用计算成本较高的方法。通过结合Nagumo定理和现有的Acrobot分析控制器，我们确保了约束的满足，并从理论上证明了闭环系统的渐近稳定性。仿真结果表明，这种高效的控制策略在大部分轨迹上都能遵守接触点约束，从而仅需要间歇性地使用计算成本较高的控制器。这种“必要时才干预”的方法展示了我们提出的方法在实现双足机器人动态稳定性方面的有效性和效率。