四足机器人的定位操控：建模、任务分类与控制方法——一篇综述性文章

《IEEE Access》：Loco-Manipulation with Quadruped Robots: Modeling, Task Taxonomy, and Control Methods - A Critical Review

　　

摘要：

“运动操控”——即将运动与操控紧密且同步地结合在一起——极大地提升了配备机械臂的四足机器人的自主性及实用性。本综述提出了一种统一的建模-任务-控制框架，该框架将（i）浮动基座与接触建模假设、（ii）运动操控任务类型以及（iii）各类控制器明确关联起来。通过基于证据的权衡分析、故障模式归纳以及具体的量化指标，该框架能够对现有研究进行更深入的评估，从而实现不同研究方法之间的有效比较。文中总结了基于模型逆动力学的全身控制、基于优化的模型预测控制、基于学习的强化/模仿学习等最新技术进展，以及那些通过阻抗控制和力控制层来增强的混合架构。借助更新后的研究现状和优化后的任务分类体系，该框架有助于确定在不同交互类型、地形条件、负载要求、协调需求以及感知能力下的“何时采用何种控制方法”。高精度仿真和数字孪生技术被视作实现基准测试、保证结果可重复性以及实现仿真到实际应用的可靠过渡的重要工具。以所提出的六轴任务分类体系作为分析视角，研究发现最难以实现从仿真到实际应用的场景通常具有复杂的末端执行器交互、不平整或不确定的支撑面，以及感知延迟或遮挡等问题。通过总结不同控制方法之间的核心权衡点，并指明未来朝着兼具预测性约束处理能力和数据驱动自适应能力的强大混合架构发展的研究方向，本综述为在复杂现实环境中应用四足机器人的运动操控技术提供了清晰的路径。