本文介绍了一项来自 arXiv(编号 2606.26313)的机器人学研究,论文题为《Racing a Wheeled Quadruped: Active Load Transfer Mitigation via Model Predictive Control》(轮式四足机器人竞速:通过模型预测控制实现主动载荷转移缓解),由 Marla Eisman 等四位作者完成,于 2026 年 6 月 24 日提交。该工作已被第 17 届国际先进车辆控制研讨会(AVEC 2026)接收,会议将于 2026 年 9 月 7 日至 11 日在日本筑波举行。论文属于机器人学(cs.RO)与系统与控制(eess.SY)交叉方向。
研究的核心问题是:轮式四足机器人在高速自主竞速过弯时,会产生显著的横向载荷转移,即车身重量向弯道外侧车轮集中,从而削弱抓地力、限制过弯速度并带来失稳风险。作者提出了一套分层控制框架,将模型预测控制(MPC)与强化学习(RL)结合,用于主动侧倾控制,以缓解这一载荷转移问题。
该框架由三个层级构成。第一层是离线生成的时间最优赛道线,为竞速提供参考轨迹。第二层是在线 MPC 规划器,它以车辆动力学的自行车模型为基础,针对 Unitree Go2-W 平台建模,并在运行中主动最小化横向载荷转移率(Lateral Load Transfer Ratio,LTR),这是衡量左右车轮载荷不平衡程度的关键指标。第三层是部署在机器人全部 16 个执行器上的底层全身强化学习策略,负责将规划层的高层指令落实为具体关节动作。
一个颇具新意的设计是让腿部执行器充当主动悬架:膝关节主动输出抗侧倾力矩,使机器人在过弯时像摩托车一样向弯内倾斜压弯(banking),从而把载荷更均匀地分配到左右车轮上。这种利用四足机器人腿部机构实现主动侧倾的思路,区别于传统轮式车辆依赖被动悬架或专用防倾杆的方案。
在真实赛道实验中,主动侧倾控制带来了多项可量化收益:平均横向载荷转移率最多降低 44%;最快单圈时间提升 8.7%;峰值横向加速度能力提升 21.3%,达到 1.98 m/s²。更重要的是,该控制器在高速下保持了稳健的稳定性,其可稳定工作的速度范围超出了不倾斜的基线控制器,说明主动压弯不仅提升了极限性能,也扩展了安全运行边界。
作者公开了补充代码与演示视频,仓库地址为 https://github.com/meisman-ucb/go2w-roll-control-mpc,便于社区复现与后续研究。论文全文可通过 arXiv 页面获取 PDF、实验性 HTML 版本与 TeX 源码,DOI 为 10.48550/arXiv.2606.26313(DataCite 注册尚待完成)。总体而言,该研究展示了将经典车辆动力学控制与现代学习型全身控制相结合,在腿轮混合机器人极限运动中的实际价值。