华为昇腾AI | ROS暑期学校 | 四足机器狗基础知识_机器狗步态规划

参加了本次ROS暑期学校学习，在第一节课中，老师给了一些关键词让我们学习：

以下是对这些关键词的具体解释：

1. 质心角速度（Center of Mass Angular Velocity）：质心角速度是四足机器人质心（重心）在空间中旋转的速度。在步态控制中，了解质心角速度是关键，因为它影响着机器人的稳定性。通过控制关节角度和足端力矩，可以调整质心角速度，以确保机器人在行走或奔跑时保持平衡。

2. 质心线速度（Center of Mass Linear Velocity）：质心线速度是四足机器人质心在空间中直线运动的速度。在步态控制中，控制质心线速度是为了确保机器人实现期望的运动，如前进、后退或转弯。通过调整足端角速度和足端力矩，可以实现所需的质心线速度。

3. 落脚点规划（Footstep Planning）：在四足机器人步态中，决定每一步的脚落点位置是关键任务。通过规划合适的落脚点，机器人可以维持平衡并实现所需的移动。这通常涉及到考虑地面条件、障碍物避让以及机器人自身动力学。

4. 雅克比矩阵（Jacobian Matrix）：雅克比矩阵用于描述机器人的末端效应器（例如足端）位置和速度与关节角度之间的关系。在步态控制中，雅克比矩阵帮助计算如何调整关节角度以实现期望的末端效应器动作。

5. 编码器（Encoder）：编码器是用于测量关节角度的传感器。在步态控制中，编码器提供反馈，以确保关节角度的准确性，帮助机器人维持稳定和控制步态。

6. PD控制（Proportional-Derivative Control）：PD控制是一种经典的控制算法，用于稳定四足机器人的关节。它通过比例和导数项来控制关节位置和速度，帮助机器人在步态中保持平衡。

7. 欧拉角（Euler Angles）：欧拉角是一种用于描述机器人姿态的方法，通常包括滚转、俯仰和偏航角。它们在步态控制中用于确定机器人的朝向和方向。

8. 矩阵求导（Matrix Differentiation）：矩阵求导用于计算矩阵函数的导数，这在机器人动力学和控制中经常出现，用于推导运动方程和雅克比矩阵。

9. 齐次变换（Homogeneous Transformation）：齐次变换用于描述不同坐标系之间的变换，允许机器人在不同坐标系中执行运动规划和控制。

10. 协方差（Covariance）：协方差用于表示测量数据的不确定性和误差。在步态控制中，协方差帮助机器人进行状态估计和感知。

11. 关节角速度（Joint Angular Velocity）：关节角速度表示每个关节角度的变化率。在步态控制中，了解关节角速度有助于控制关节，使机器人实现所需的动作。

12. 二次规划（Quadratic Programming）：二次规划是用于解决机器人步态控制问题的数学优化方法，它帮助优化机器人的运动轨迹，以实现平衡和效率。

13. 状态估计（State Estimation）：状态估计是通过传感器数据和算法来估计机器人的状态，包括位置、速度和姿态。这在步态控制中用于实时调整控制策略。

14. ROS1（Robot Operating System）：ROS1是一个广泛使用的开源机器人操作系统，用于开发、测试和控制机器人的软件框架。

15. 矩阵微积分和矩阵求导（Matrix Calculus and Matrix Differentiation）：矩阵微积分和矩阵求导是用于计算机器人运动学、动力学和控制的数学工具，用于推导方程和优化问题。

16. 足端角速度（End-Effector Angular Velocity）：足端角速度表示末端效应器（例如足端）的旋转速度，这在四足机器人步态控制中用于控制足端的朝向。

17. 离散卡尔曼滤波（Discrete Kalman Filtering）：离散卡尔曼滤波是一种用于融合传感器数据和估计机器人状态的滤波器，以实现稳定的状态估计。

18. 四元数（Quaternions）：四元数是一种用于描述三维旋转的数学工具，常用于机器人姿态表示，特别在空间旋转中有用。

19. 力矩控制（Torque Control）：力矩控制是一种控制方法，通过施加关节力矩以控制四足机器人的运动。力矩控制可以实现更高级别的运动控制，使机器人能够适应不同的环境和任务。

20. 力矩（Torque）：力矩是施加在机器人关节上的力的旋转效应。在步态控制中，力矩用于控制关节的运动，以维持平衡和实现所需的步态。

21. 摆动腿规划（Swing Leg Planning）：摆动腿规划涉及决定哪一条腿将在某一时刻处于摆动阶段，即脱离地面并在空中移动。这是步态控制中的重要任务，以确保机器人的稳定性和前进方向。