可骑乘的动感双轮四足机器人控制设计

近年来，摩托车在年轻一代中的受欢迎程度持续下降。为了重新激发这一群体对摩托车的兴趣，研究人员开发了一款可骑乘的双轮机器人，配备四条肢体，作为一种面向未来的伴侣移动概念，并计划用于公共活动。该机器人复现的角色能够将主角驮在背上，并表现出动态的四足步态。为了最大化骑乘体验，研究团队力求使机器人的重量和尺寸符合角色规格，同时确保骑手安全，并实现肢体、手腕、脚踝和面部特征的富有表现力的运动。然而，如果仅靠肢体运动来实现移动，将需要过高的电机输出和增强的肢体强度，这会导致重量增加和步态极其缓慢，从而降低角色的保真度。为了解决这些挑战，机器人采用自平衡双轮底座作为主要移动方式，而肢体在上下车时提供辅助支撑，并与轮式移动速度协调运动。这种设计使得机器人能够通过直观的重心偏移控制实现自由自然的运动。本文重点介绍了一种鲁棒的自平衡控制方法，该方法即使在快速肢体运动时也能保持稳定性，以及一种生成自然四足行为的运动控制策略。论文还讨论了相关实验和结果，验证了控制系统的有效性。实验结果表明，机器人能够在不同速度下稳定运行，肢体的协调运动增强了整体的动感效果。该成果为未来骑乘式动感机器人的发展提供了新的思路，有望在主题公园、娱乐活动等领域得到应用。此外，研究还考虑了骑手的安全措施，包括紧急停止和平衡保护机制。总的来说，这款机器人成功地将双轮自平衡技术与人形肢体动作相结合，为下一代互动式骑乘设备奠定了基础。与纯四足机器人相比，该设计显著提高了移动速度和能效；而相比于传统双轮自平衡车，肢体又提供了更自然的上下车方式和更丰富的交互表现。该论文由Tadashi Sumioka等四位作者撰写，于2026年7月14日提交至arXiv，属于机器人学领域，并被接收为会议论文。论文共8页，包含15张图表，详细展示了控制系统的架构、算法以及实验结果。研究人员相信，这种创新的移动概念将重新点燃年轻人对摩托车的兴趣，并推动机器人技术在娱乐和交通领域的应用。