第 16 章 足底压力传感器：让机器人“感觉”到地面 极低成本 · 实物上手 · 可迁移至高端人形平台
第五部分：参数调优与数据驱动
第 16 章 足底压力传感器：让机器人“感觉”到地面 极低成本 · 实物上手 · 可迁移至高端人形平台
16.1 为什么需要足底压力传感器
纯IMU的平衡控制，就像闭着眼睛站立。IMU只能告诉你“我已经倾斜了”，不能告诉你“我的重心还在脚底范围内吗”。这是反馈控制——先倾斜，再纠正。足底压力传感器提供的是前馈信息——倾斜还没发生，我就知道重心在偏移了，提前调整。反馈+前馈，比纯反馈稳定得多。
足底压力传感器做三件事：计算ZMP（零力矩点，即全身重量压在脚底的哪个位置），检测双脚着地状态（机器人被拿起时停止平衡补偿），提供行走时的步态反馈（摆动脚离地、着地的瞬间信号）。这三件事，IMU一件都做不到。
ZMP的概念来自Vukobratovic的零力矩点理论：在脚底支撑区域内，存在一个点，地面反力对该点的力矩为零。如果ZMP在支撑多边形内，机器人是稳定的；如果ZMP移出支撑多边形，机器人就会绕脚掌边缘旋转——也就是摔倒。IMU只能检测倾斜，但ZMP可以预测倾斜——这个区别对于高速行走至关重要。
16.2 硬件方案
足底压力传感器的硬件方案，我折腾过两个版本。
16.2.1 第一代：ADS1115（已废弃）
最早用ADS1115模数转换模块，16位分辨率，I2C总线直连ARM主板。两个ADS1115（地址0x48和0x49）和IMU（0x23）都挂在同一条I2C上。三个设备同时通信时，I2C总线偶尔冲突导致数据丢失。对IMU