人形机器人全身控制器：基于Simulink的开发

简介：
本书聚焦于人形机器人的控制系统设计，详细介绍如何运用Simulink工具进行高效开发。适合工程技术人员及高校师生阅读参考。 全身控制器在人形机器人领域扮演着至关重要的角色，它负责协调机器人的各个关节以实现复杂的运动控制。基于Simulink的全身控制器设计利用了MATLAB的强大功能及其可视化建模环境，为机器人提供精确、高效且稳定的动态平衡控制能力。通过模块化的方式构建控制算法是处理复杂系统如人形机器人控制系统的关键方法。 在开发过程中，工程师可以使用Simulink来设计和测试多种控制策略，包括力矩控制（直接操控关节力或力矩以实现运动和姿态的精确调整）以及位置控制（设定并维持特定的关节位置），这对于行走及操作任务至关重要。平衡是控制器需要处理的关键问题之一：机器人在执行各种动作时必须保持稳定，防止跌倒。这通常涉及对重心的计算与实时调节、地面反作用力及其他外力响应等环节。 此外，在设计全身控制器过程中还需考虑动量管理以维持机器人的稳定性，因为动量涉及到运动和旋转的状态调整。人形机器人具有类似人类的身体结构特征，因此其控制需要处理多关节协调及环境交互等问题。“gazebo-simulator”是开源的3D仿真软件Gazebo，在Simulink中设计好的全身控制器可以通过该平台进行测试验证。 力矩与位置控制策略分别适用于不同场景：前者用于精细调整力或力矩（如保持平衡、抓取物体），后者则关注于机器人到达并维持特定的位置。在名为whole-body-controllers-master的压缩包内，可能包含了整个项目的源代码和模型文件等资源供进一步研究。 基于Simulink设计的人形机器人全身控制器集成了数学建模、控制理论、动力学及软件工程等多个领域的知识和技术。通过掌握这些工具与技能，工程师能够开发出适用于复杂环境且具备高稳定性和灵活性的机器人控制系统。