附件C：譯文

非完整約束微型爬壁機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制

Hans Dulimarta and R.L. Tummala
Department of Electrical and Computer Engineering
Michigan State University
East Lansing, MI 48824
USA

摘要 本文介紹了一種爬壁移動(dòng)機(jī)器人非完整運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的新模式。重點(diǎn)講述的是雙足微型爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題。相對(duì)于其他現(xiàn)有模型，此模型的主要鮮明特點(diǎn)是存在非單個(gè)方程組以及分段連續(xù)性。雙足結(jié)構(gòu)的機(jī)器人需要用一套完整的雙重運(yùn)動(dòng)方程和非完整約束來(lái)動(dòng)態(tài)建模。該非完整特性的限制也證明了使用F'robenius定理[1]的一個(gè)推論，而基于這些非完整約束的雙足機(jī)器人也驗(yàn)證了使用Lie代數(shù)控制[2]。
欠驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的選擇有助于機(jī)械結(jié)構(gòu)不完整的特性。這種設(shè)計(jì)已被證明可以有效的使機(jī)器人機(jī)動(dòng)能力不變，但是可以減輕其自身重量。但是，這種機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃要比全驅(qū)動(dòng)機(jī)器人更難。

1 說(shuō)明
最近十年一直在積極研究非完整運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。在文獻(xiàn)中，拖車(chē)式（或非拖車(chē)式）和汽車(chē)類(lèi)輪式機(jī)器人在這個(gè)領(lǐng)域中作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的模型使用了這個(gè)方法[2，12]。拖車(chē)式和汽車(chē)類(lèi)輪式機(jī)器人的非完整機(jī)構(gòu)被作為一個(gè)藍(lán)本，因?yàn)樗麄兊囊惶走\(yùn)動(dòng)學(xué)方程和非完整約束在高維的定義。
在非完整運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中，一個(gè)受理的配置空間路徑不總是和一個(gè)機(jī)器人可行的路徑相同。非完整約束可以使機(jī)器人避免走這樣的路徑。非完整運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的另一個(gè)特點(diǎn)是控制空間和配置空間的大小差異，控制空間的尺寸比配置空間的尺寸維數(shù)小。為了解決上述運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)中的問(wèn)題，要利用非線(xiàn)性控制和微分幾何兩種方法。
我們?cè)诒疚闹嘘U述了正在進(jìn)行的微型爬壁機(jī)器人的非完整規(guī)劃的內(nèi)容。欠驅(qū)動(dòng)雙足結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致機(jī)器人非完整性的一部分原因。被命名為Flipper的第一臺(tái)機(jī)器人擁有兩個(gè)獨(dú)立的足和兩個(gè)耦合接頭。而第二個(gè)機(jī)器人Crawler擁有兩個(gè)獨(dú)立的足