[發明專利]一種基于視覺和移動的仿人機器人投射及穩定控制方法

有效

• 申請號: 201510586735.1
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105128011B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 黃強;孟立波;余張國;陳學超;張偉民;張思;劉華欣
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 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

1.一種仿人機器人拋投物體及穩定性控制方法，所述仿人機器人具有雙目視覺識別系統，所述方法包括以下步驟：

步驟1，作業任務輸入，即制定仿人機器人需要拋投目標物體，以及需要將目標物體拋投的目標位置；

步驟2，所述仿人機器人根據雙目視覺識別系統，對目標物體進行識別，并規劃路徑，將目標物體拾起；

步驟3，根據基于碰撞模型的仿人機器人拋投方法，實現將目標物體拋投至目標位置的作業任務，并在拋投過程中保持仿人機器人自身的穩定性。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中仿人機器人將目標物體拾起的過程如下：

根據作業目標，仿人機器人根據視覺識別系統識別自身的位置以及目標物體的位置，并通過雙腳移動至目標物體處，并將目標物體拾起；

所述步驟2中仿人機器人識別目標物體的過程如下：

所述仿人機器人在豎直充分穩定的情況下，對環境進行掃描，建立一個基準，包括N個基準點組成的一個數據庫；

所述仿人機器人在運動的過程中，實時采集環境圖像，并與基準點進行實時校對，估算仿人機器人當前的狀態，并與腳底的六維力傳感器的信息進行校對；

所述仿人機器人根據目標物體的圖像特征，確定目標物體的位置，并根據自身的位置信息，規劃運動路徑以及對目標物體抓取的動作。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中在拋投過程中保持仿人機器人自身的穩定性進一步包括以下步驟：

根據仿人機器人所在位置以及目標位置計算目標物體在空中的飛行軌跡S(t)；

根據目標物體的飛行軌跡，計算目標物體所需的加速度a，從而計算出目標物體所需要的推力ma；

根據目標物體所需要的推力，計算出仿人機器人施加在目標物體上的推力F＝m(a-g)，進而計算出機器人由于拋投目標物體所收到的沖擊力，并將沖擊力轉換為作用在仿人機器人重心位置的力F，以及力矩M；

根據仿人機器人的碰撞模型，規劃仿人機器人各個關節的運動，調整仿人機器人的全身姿態，使仿人機器人保持穩定。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述仿人機器人的動力學公式為：

其中為仿人機器人的各個關節的角度值，為仿人機器人的關節角速度值，為仿人機器人的關節角加速度值。為作用在仿人機器人各個關節的驅動力矩，為仿人機器人受到的重力，為仿人機器人收到的科氏力，為仿人機器人受到的外力。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，當所述仿人機器人靜止不動時，外力為仿人機器人受到的地面的支撐力Fn，當所述仿人機器人進行拋投目標物體作業時，變為地面的作用力，以及作用在重心位置處的沖擊力Fc，以及轉動力矩M的合力，即：

為使機器人保持穩定的姿態，需要保持機器人的關節角度θ在一定的范圍內，當機器人所受外力發生變化時，根據機器人動力學方程，需要改變機器人的關節驅動力，從而保證機器人的各個關節角度保持在一定的范圍內。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，當所述仿人機器人受到的沖擊力過大，關節驅動力無法保證仿人機器人的關節角度保持在一定的范圍內，通過仿人機器人下肢邁步的方式，調節仿人機器人身體姿態，從而使仿人機器人保持穩定的姿態。