基于双层模型预测控制的双足机器人全向行走质心轨迹规划方法

核心问题

双足机器人在全向行走过程中，如何高效、准确地规划质心轨迹，以确保稳定性并避免对硬件造成损伤，是当前机器人行走控制领域的一大痛点。传统方法往往难以在轨迹的准确性和实时性之间取得平衡，且缺乏有效的机制来防止发散轨迹对机器人造成潜在危害。

解决方案

本发明提出了一种基于双层模型预测控制（MPC）的双足机器人全向行走质心轨迹规划方法。上层MPC在考虑ZMP稳定性约束和质心运动可行域约束的基础上，生成稀疏的质心运动轨迹和ZMP轨迹。下层MPC则以上层生成的稀疏轨迹为参考，进一步细化得到密集的质心位置运动轨迹。此密集轨迹经过质心轨迹检测器的严格判定，确保无发散后，输出当前时刻的质心运动位置供机器人执行。这种变周期双层MPC结构有效兼顾了轨迹的准确性和实时性。

竞争优势

本发明通过双层MPC结构，实现了对双足机器人全向行走质心轨迹的高精度、实时规划。质心轨迹检测器的引入，有效防止了发散轨迹对机器人硬件的潜在损伤，提高了系统的稳定性和安全性。相比传统方法，本发明在轨迹规划准确性和实时性方面具有显著优势，为双足机器人的全向行走控制提供了更为可靠的技术支持，具有广泛的应用前景和市场竞争力。