In this paper, we propose a novel approach on controlling wheel-legged quadrupedal robots using pose optimization and force control via quadratic programming (QP). Our method allows the robot to leverage wheel torques to navigate the terrain while keeping the wheel traction and balancing the robot body. In detail, we present a rigid body dynamics with wheels that can be used for real-time balancing control of wheel-legged robots. In addition, we introduce an effective pose optimization method for wheel-legged robot's locomotion over uneven terrains with ramps and stairs. The pose optimization utilized a nonlinear programming (NLP) solver to solve for the optimal poses in terms of joint positions based on kinematic and contact constraints during a stair-climbing task with rolling wheels. In simulation, our approach has successfully validated for the problem of a wheel-legged robot climbing up a 0.34m stair with a slope angle of 80 degrees and shown its versatility in multiple-stair climbing with varied stair runs and rises with wheel traction. Experimental validation on the real robot demonstrated the capability of climbing up on a 0.25m stair with a slope angle of 30 degrees.


翻译:在本文中,我们提出了一种新颖的方法来控制轮腿四肢机器人,通过四肢编程(QP)来控制轮脚四肢机器人,同时使用摆放优化和武力控制。我们的方法使机器人能够利用轮式托盘来控制地形,同时保持轮式牵引和平衡机器人身体。我们详细展示了轮式的硬体动态,轮式轮椅可以用来实时平衡控制轮腿机器人。此外,我们引入了一种有效的轮腿机器人在有斜坡和楼梯的不均匀地形上移动的摆势优化方法。 面部优化利用了非线性编程(NLP)解答器,用基于运动和接触限制的联合姿势来解决最佳姿势。 在模拟中,我们的方法成功地验证了轮式扶轮式机器人攀升0.34米楼梯的问题,并用80度的斜坡角度展示了轮式机器人在多层攀登楼时的不适性。 实验性验证了实际30度的机器人攀爬度。

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