轮腿式机器人将腿式机器人和轮式机器人结合,同时兼备轮式机器人的优势和腿式机器人灵活的仿人或仿生特性,在服务、交通和军事等方面有巨大的潜在应用价值,越来越成为机器人系统与技术研究的热门领域,本文以一类电液混合驱动的两轮自平衡式轮腿机器人的运动控制为核心,分别在以下几个方面展开研究工作。轮腿机器人的系统建模。建立各个关节角度与关节位置坐标之间的运动学模型,根据机器人运动学模型和样机的关节机构,建立液压缸位移和关节角度变化之间的关系。为建立机器人整体的运动控制方案,从平衡控制的基本原理出发,采用解耦与等效的思想对轮腿机器人进行等效系统建模,得到等效的质心模型和模型映射关系。基于惯性测量单元(IMU)和关节位移传感器建立机器人髋关节与等效质心的卡尔曼滤波状态估计模型,为运动控制所需要的模型奠定基础。轮腿机器人驱动轮线性变参数动力学系统(LPV)模型建立与控制算法设计。根据等效质心的思想,在驱动轮自平衡控制中可以将机器人的动力学简化成非线性耦合时变参数的系统,采用LPV系统理论和技术进行建模,并通过张量高阶奇异值分解(HOSVD)进行多胞变换,以顶点系统形式来描述系统。并在此基础上从具体的控制目标出发,设计鲁棒混合D-稳定增益调度控制算法,利用矩阵不等式(LMI)求得控制器,保证驱动轮控制系统的响应和跟踪鲁棒性。基于质心控制的轮腿机器人运动控制策略。对于等效之后的机器人系统,采用控制质心的方式来实现对轮腿机器人的运动控制,在动态性能与静态稳定平衡上分别设计相应的质心控制策略和控制率,对于动态加减速的实现,采用预观控制来规划质心的轨迹,而静态平衡采用一种搜索关节角度的算法来优化调整时间,从而实现对质心调控的最优控制。轮腿机器人运动控制仿真与实验。对上述内容进行了Matlab数值仿真以及Vrep与Matlab联合的物理引擎仿真,验证各个算法并整定参数,搭建完成实际物理样机和控制系统,进行驱动轮电机摩擦辨识与补偿实验,保证力矩控制的精度;结合以上理论与仿真结果,分别进行了蹲起、加减速,轨迹跟踪与定位实验,验证方案与算法的合理性。