[發明專利]一種具有環境適應性的足式機器人穩定性控制方法及系統

有效

• 申請號: 201210192833.3
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102736628A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 陳學東;韓斌;羅欣;劉清宇;姜偉;陳霈;程品;周博
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種具有環境適應性的足式機器人穩定性控制方法，該方法包括下述步驟：

第1步系統參數初始化，包括系統基本信息、轉角PID控制的比例增益系數k_P、積分時間常數k_I和微分時間常數k_D；令n=1；令第一次觸地相補償的能量為零；初始化控制目標，并計算得到穩定周期運動期望系統總能量E_d；所述系統基本信息包括質量m、等效彈簧剛度k、等效阻尼c和初始等效腿長r₀；所述控制目標包括穩定周期運動期望水平速度和期望最高點豎直高度

第2步檢測第一次觸地前的初始水平速度

第3步在第n次觸地之前計算得到第n次觸地角θ_TD；

第4步實時檢測系統狀態，得到當前時刻SLIP模型的狀態信息，包括質心A的水平速度豎直方向速度腿的擺角θ、腿長度r、豎直方向腳力F_c和當前系統時間t；

第5步判斷SLIP模型是否觸地，觸地時刻判定條件為足端腳力F_C發生由等于零到大于零的突變，且系統豎直速度如果觸地執行第7步，如果沒有觸地執行第6步；

第6步通過PID控制，在第n次觸地之前將SLIP模型控制到預定的觸地角，即使腿的擺角等于θ_TD；

第7步讀取觸地時刻系統相關狀態參數，包括觸地時刻的水平速度豎直速度等效腿長r_TD，以及實際觸地角度θ_TD，并計算觸地時刻系統總能量E_n，即為第n次觸地之前系統總能量；

第8步判斷SLIP模型是否壓縮至底部；如果壓縮至底部執行第9步，否則執行第4步；

第9步進行系統能量補償，使系統達到期望系統總能量E_d：

第10步判斷SLIP模型是否離地，如果離地執行第11步，否則執行第9步；

第11步讀取離地時刻系統相關狀態參數，包括離地時刻的水平速度豎直速度等效腿長r_LO，以及實際觸地角度θ_LO，并計算離地時刻系統總能量E_n+1，即為第n次觸地之后系統總能量；

第12步計算第n次觸地過程中系統損失的能量其計算公式為：

ΔEn-=En+ΔEn+-En+1]]>

其中，為第n次觸地過程中應該補償的能量，的初始值為0；

第13步計算第n+1次觸地過程中應該補償的能量ΔEn+1+=Ed+ΔEn--En+1;]]>

第14步判斷SLIP系統是否運動到達目的地，如果沒有到達目的地則進行第3步，否則結束。