01_introduction

概论

轮腿构型机器人在赛场上因为构型原因，通常有更好的移动速度上限和地形跨越能力。纵观赛场历史，曾经出现过多种构型：两轮构型，开链四连杆构型，并联构型，偏置并联构型（也叫串联腿）。

系统概述

控制方面，机器人控制其实就是“抽象 → 建模 → 简化 → 求解 → 映射”的过程。通过物理层的抽象，此类机器人的本质都是轮式倒立摆结构。

控制系统大致可以概括为以下层级

flowchart TD
    A["Real Robot"] --> B["Sensor System<br/>IMU / Encoder / Odom"]
    B --> C["State Estimation<br/>θ, θ̇, x, ẋ, l, α"]
    C --> D["LQR Controller<br/>Variable-Length Pend."]
    D -->|wheel torque| E["τ_w"]
    D -->|virtual torque| F["τ_p"]
    E --> A
    F --> G["VMC<br/>τ = JᵀF"]
    G --> H["Hip Motor Torque"]
    H --> A

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约定

在腿式机器人的研发过程中，最容易出现错误的是正方向的约定与统一，如果出现某一个符号错误很有可能出现无法平衡，甚至能够平衡但是姿态很奇怪的情况（你猜我怎么知道的），所以我们应该对所有力的正方向进行统一，保证正确性。

Tip · 符号说明

1. 统一左视图
2. VMC符号约定：左视图朝左为 $x$ 轴正方向，朝下为 $y$ 轴正方向
3. 物理建模符号约定：遵循前 $x$ ，左 $y$ ，上 $z$ 的方向约定，即左视图逆时针为旋转相关量的正方向，向上为力的正方向