[發明專利]一種仿人機器人步態規劃及合成方法

無效

• 申請號: 201210443888.7
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN103770111A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張國良;敬斌;李正文;孫一杰;田琦;曾靜;陳磊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種仿人機器人步態規劃及合成方法，其特征在于：包括以下步驟：?

步驟1：采用多項式函數來表示機器人髖關節和擺動腿末端的軌跡；?

步驟2：根據仿人機器人步行時的約束條件，求出軌跡多項式函數的系數，由此得到機器人步行時單、雙腳支撐期的軌跡；?

步驟3：將得到的機器人步行時單、雙腳支撐期的軌跡進行合成，最后得到機器人步行時的完整步態軌跡；?

步驟4：根據零點力矩判據來判斷得到的步態軌跡是否穩定；所述零點力矩判據為：機器人腳和地面接觸面上的一點，地面的反作用力在此點的等效力矩水平分量為零；?

z_zmp＝0(33)?

根據式(31)和式(32)，就可以得到零點力矩軌跡圖，從而判斷機器人的步行是否穩定。?

2.根據權利要求1所述的一種仿人機器人步態規劃及合成方法，其特征在于：步驟1中所述的多項式函數是指：?

其中，機器人行走的一個完整步行周期，設機器人支撐腿末端為坐標原點O(0，0)，(x_a(t)，z_a(t))是擺動腿末端相對于坐標原點的位置坐標，擺動腿末端在前向x_a(t)和法向z_a(t)的軌跡分別用一個三次多項式和一個五次多項式來表示，a₀，a₁，a₂，a₃，b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅是待定系數。?

x_hs(t)＝c₀+c₁t+c₂t²+c₃t³；0≤t≤T_s?????(2)?

x_hd(t)＝d₀+d₁t+d₂t²+d₃t³；0≤t≤T_d????(3)?

z_hs(t)＝z_h(t)，0≤t≤T_s????????????????(4)?

z_hd(t)＝z_h(t)，0≤t≤T_d????????????????(5)?

其中，髖關節在單腳支撐期和雙腳支撐期的軌跡分別用向量X_hs(x_hs(t)，z_hs(t))和X_hd(x_hd(t)，z_hd(t))來表示，用兩個三次多項式函數來分別表示髖關節的前向運動軌跡x_hs(t)和z_hd(t)，法向的運動軌跡z_hs(t)和z_hd(t)用一個一次函數來表示。?

3.根據權利要求1所述的一種仿人機器人步態規劃及合成方法，其特征在于：步驟2中所述的仿人機器人步行時的約束條件是指：幾何約束、擺動腿末端的最大跨高約束、步態的周期性約束、減小碰撞影響約束、髖關節的運動對于機器人系統的步行穩定性約束。?

4.根據權利要求3所述的一種仿人機器人步態規劃及合成方法，其特征在于：所述的幾何約束的具體確定方法為：?

機器人的擺動腿在起步時離開地面，止步時接觸地面，根據坐標系定義得：?

z_a(0)＝0?????????(6)?

z_a(T_s)＝0????????(7)?