密歇根大学开发基于模型设计的双足机器人控制系统

Marlo的腿中的每一个都是四个条形的联动。腿由无刷直流电动机驱动，通过机械齿轮和系列弹簧连接到上两个环节。臀部由躯干的电机驱动。拥有13度的自由（DOF），但只有六个执行器，机器人根本欠欠。欠泄压的设计产生了更自然的步态，但它化了控制设计挑战，因为没有办法直接控制各自的DOF。

在MABEL开发工作的早期，一个专业程序员的研究生用c编写了控制算法。代码运行良好，但团队的其他成员发现很难理解和修改。为了准备MARLO, Grizzle教授试图通过消除手工编码来加速开发。他需要让他的控制工程学生能够原型算法，通过仿真验证它们，并在支持EtherCAT网络技术的实时硬件上实现它们。金宝app

密歇根大学的研究小组使用MATLAB进行基于模型的设计^®和模拟金宝app^®加快Marlo和其他BipeDal机器人的实时控制系统的开发。

总线和格里芬使用MATLAB和符号数学工具箱™来导出运动方程和机器人的拉格朗日模型。然后，他们写了一个Matlab脚本，它应用了普通的微分方程求解器来计算机器人的闭环动态并模拟其行为。

在MATLAB中工作，该团队使用Grizzle团队开发的混合零动力学方法设计了一个非线性控制算法。他们使用优化工具箱™在满足峰值扭矩、关节角度和边界条件约束的同时，优化设计以提高能源效率。

该团队从一个简化模型开始，在这个模型中，机器人的腿被固定在地面上。然后，他们将控制器整合到一个更详细的Simulink模型中，该模型包括柔顺的地面反作用力和脚部滑动摩擦力。金宝app他们用Stateflow^®为机器人状态模拟顺序决策逻辑，包括步态启动序列。

在通过模拟验证控制器之后，它们使用Simulink Coder™和MATLAB Coder™从其控制器模型生成代码。金宝app它们编译了代码并将其部署到运行Simulink Real-Time™的Speedgoat移动实时目标机器。金宝app

在Gabriel Buche的帮助下，他们是一名访问工程师，他们通过EtherCAT网络将Speedgoat硬件连接到Marlo的传感器和执行器，使机器人能够在测试会话期间自由移动。基于此分析的团队在MATLAB中的后处理和可视化测试数据和调谐控制器增益和其他参数。

Marlo已经在户外行走，该团队目前正在努力改进控制器，使其能够走在斜坡和其他不均匀的地形上。