Compared with the traditional hydraulic humanoid robots, the WLR-II, a novel hydraulic wheel-legged robot developed by using hose-less design, can significantly increase the reliability and maneuverability. The WLR-II combines the rough-terrain capability of legs with the efficiency of wheels. In this paper, a novel framework called rough-terrain adaption framework (RTAF) is presented which allows WLR-II to move on both flat terrains and terrains with unmodeled contact dynamics. RTAF is a hierarchical framework, which has a high-level balance controller and a low-level impedance controller that a high-performance nested torque controller with feed-forward velocity compensation is used. The low-level impedance controller for the hydraulic-driven unit can cancel out the load dynamics influence such as unexpected terrain disturbances and increase the force-tracking performance. With the high-level balance controller, the robot is able to handle unexpected terrain disturbances through wheel-ground force estimation, pitch/roll balance control and impedance parameter regulator. The proposed approach is suitable for a wheel-legged humanoid robot to manage balance through torque control at joints and regulate force-based interaction on rough terrains. The performance of the proposed RTAF is evaluated on variable gradient slopes and grassland which are the typical rough-terrain scenarios for real-world applications. The experimental results reveal that the maximum speed of grassland movement can reach 3 km/h.

中文翻译：

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液压仿人轮腿机器人在崎岖地形上的运动适应

与传统液压人形机器人相比，WLR-II是一种采用无软管设计开发的新型液压轮腿机器人，可显着提高可靠性和可操作性。WLR-II 结合了腿的崎岖地形能力和车轮的效率。在本文中，提出了一种称为粗糙地形适应框架 (RTAF) 的新框架，它允许 WLR-II 在平坦地形和具有未建模接触动力学的地形上移动。RTAF 是一个分层框架，它具有一个高级平衡控制器和一个低级阻抗控制器，其中使用了具有前馈速度补偿的高性能嵌套转矩控制器。液压驱动单元的低电平阻抗控制器可以消除意外地形扰动等载荷动态影响，提高力跟踪性能。借助高级平衡控制器，机器人能够通过轮地力估计、俯仰/侧倾平衡控制和阻抗参数调节器来处理意外的地形扰动。所提出的方法适用于轮腿类人机器人，通过关节处的扭矩控制来管理平衡，并在崎岖地形上调节基于力的相互作用。所提出的 RTAF 的性能在可变梯度斜坡和草地上进行评估，这些斜坡和草地是实际应用中典型的崎岖地形场景。实验结果表明，草地运动的最高速度可达3 km/h。借助高级平衡控制器，机器人能够通过轮地力估计、俯仰/侧倾平衡控制和阻抗参数调节器来处理意外的地形扰动。所提出的方法适用于轮腿类人机器人，通过关节处的扭矩控制来管理平衡，并在崎岖地形上调节基于力的相互作用。所提出的 RTAF 的性能在可变梯度斜坡和草地上进行评估，这些斜坡和草地是实际应用中典型的崎岖地形场景。实验结果表明，草地运动的最高速度可达3 km/h。借助高级平衡控制器，机器人能够通过轮地力估计、俯仰/侧倾平衡控制和阻抗参数调节器来处理意外的地形扰动。所提出的方法适用于轮腿类人机器人，通过关节处的扭矩控制来管理平衡，并在崎岖地形上调节基于力的相互作用。所提出的 RTAF 的性能在可变梯度斜坡和草地上进行评估，这些斜坡和草地是实际应用中典型的崎岖地形场景。实验结果表明，草地运动的最高速度可达3 km/h。所提出的方法适用于轮腿类人机器人，通过关节处的扭矩控制来管理平衡，并在崎岖地形上调节基于力的相互作用。所提出的 RTAF 的性能在可变梯度斜坡和草地上进行评估，这些斜坡和草地是实际应用中典型的崎岖地形场景。实验结果表明，草地运动的最高速度可达3 km/h。所提出的方法适用于轮腿类人机器人，通过关节处的扭矩控制来管理平衡，并在崎岖地形上调节基于力的相互作用。所提出的 RTAF 的性能在可变梯度斜坡和草地上进行评估，这些斜坡和草地是实际应用中典型的崎岖地形场景。实验结果表明，草地运动的最高速度可达3 km/h。