Dynamic quadrupedal locomotion over rough terrains, although revealing remarkable progress over the last few decades, remains a challenging task. Small-scale quadruped robots are adequately flexible and adaptable to traverse numerous uneven terrains, such as slopes and stairs, while moving along its Sagittal direction. However, spinning behaviors on uneven terrain often exhibit position drifts. Motivated by this problem, this study presents an algorithmic method to enable accurate spinning motions over uneven terrain and constrain the spinning radius of the Center of Mass (CoM) to be bounded within a small range so as to minimize the drift risks. A modified spherical foot kinematics representation is proposed to improve the foot kinematic model and rolling dynamics of the quadruped during locomotion. A CoM planner is proposed to generate stable spinning motion based on projected stability margins. Accurate motion tracking is accomplished with Linear Quadratic Regulator (LQR) to bound the position drift during the spinning movement. Experiments are conducted on a small-scale quadruped robot and the effectiveness of the proposed method is verified on versatile terrains including flat ground, stairs and slope terrains, respectively.


翻译:尽管在过去几十年里取得了显著进展,但是在崎岖的地形上动态四振动动,这仍然是一个具有挑战性的任务。小型四振机器人具有足够的灵活性和适应性,可以沿斜坡和楼梯等许多不均匀的地形移动,同时沿着其地形方向移动。然而,在不均匀的地形上旋转的行为往往呈现位置漂移。受这一问题的驱动,本研究提出了一种算法方法,以便能够在不均匀的地形上进行准确的旋转运动,并限制在小范围内将质量中心旋转半径捆绑起来,以尽量减少漂移风险。提议采用经修改的球形脚动动图示来改进移动期间四振动的脚动模型和滚动动态。提议采用COM规划器来根据预测的稳定边缘产生稳定的旋转动作。由Linear Quaudaratic 调控管公司(LQR) 完成的动作跟踪,以约束旋转运动过程中的定位。实验是在小规模四振荡机器人上进行,而且拟议方法的有效性也分别在地面上进行核实,包括平坦的地面。

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