Environmental Characterization and Path Planning for Legged Robots Considering Foot-terrain Interaction

摘要

摘要： 足式机器人在行走过程中，足端与地面之间的相互作用影响机器人的地面通过情况。足地作用与地表的几何形状和地面的物理特性息息相关，因此仅基于几何特性地图进行路径规划难以满足野外环境下规避松软沙土等非几何危险的需求。针对该问题，考虑足地作用力学提出包含几何与物理特性的环境模型进行足式机器人路径规划。通过简化和统一软硬地面下的足地作用模型，提出表征地面法向松软特性和切向摩擦特性的参数化指标，结合几何特性构建更全面的环境模型。综合考虑影响机器人通过性的地面几何与物理特征，重构路径规划的优化目标，通过图搜索算法实现最优路径规划。以六足机器人Elspider为对象进行仿真和试验，验证了所提出的方法能够有效规避非几何危险，实现了更安全、通过性更强的路径规划。