25、蛇形机器人障碍辅助运动的混合控制研究

蛇形机器人障碍辅助运动的混合控制研究

1. 引言

蛇形机器人在复杂环境中的运动控制是一个具有挑战性的问题。为了实现蛇形机器人在有障碍物环境中的有效运动，本文提出了一种混合控制策略，该策略结合了领导者 - 跟随者方案和卡滞解决方案，旨在提高机器人在复杂环境中的运动能力。

2. 领导者 - 跟随者方案

在领导者 - 跟随者方案中，蛇形机器人各关节的参考角度计算如下：
- 对于第 (N - 1) 个关节，参考角度为 (\varphi_{N - 1,\text{ref}}(t) = \theta_{N - 1}(t) - \theta_{N,\text{ref}}) 。
- 对于 (i \in {1, \ldots, N - 2}) 的关节，参考角度为 (\varphi_{i,\text{ref}}(t) = \varphi_{N - 1}(t - (N - i - 1)\Delta t)) 。

这里的设计参数 (\theta_{\text{left}}) 、 (\theta_{\text{right}}) 、 (\Delta y_{\text{max}}) 和 (v_{\text{ref}}) 用于计算这些参考角度。需要注意的是，每次 (\theta_{N,\text{ref}}) 切换时， (\varphi_{N - 1,\text{ref}}) 会发生跳跃，但由于关节控制器中不包含 (\varphi_{N - 1,\text{ref}}) 对时间的导数，所以施加在第 (N - 1) 个关节上的执行器扭矩仍然是有界的。

3. 卡滞检测方案

• 单关节卡滞定义