[發明專利]一種足式機器人的柔順控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201710381874.X
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107168351B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 姚其昌;蘇波;黨睿娜;許鵬;慕林棟;許威;蔣云峰;降晨星;韓相博;趙洪雷;康祖銘
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

1.一種足式機器人的柔順控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根據置于足式機器人足端的彈性元件在碰撞發生時刻的速度與受力關系定義足式機器人的足端期望參數；

根據足端期望參數，采用逆運動學解逆算法確定足式機器人腿部關節的期望角度；

根據腿部關節期望角度的閉環控制調整足式機器人的位姿；

所述彈性元件在碰撞發生時刻的速度v與受力F關系如下式所示：

F＝∫kvdt (1)

其中，k為彈性元件的彈性系數，ν為彈性元件的速度，為彈性元件所受力的微分，dt為相鄰兩個控制時間差；

所述足式機器人的足端期望參數包括足端期望速度ν_d和足端期望位置p_f,d；其中，

按下式確定足式機器人的足端期望速度ν_d：

其中，ν_d為足端期望速度，為足端受力的微分，F_d為足端期望力，F_a為足端實際力；

按下式確定足式機器人在每個步態控制周期內的足端期望位置p_f,d：

p_f,d＝p_f,a+v_d·dt (3)

其中，p_f,a為足端實際位置；

其中，按下式確定腿部關節的期望角度q_d：

q_d＝IK(p_f,d) (4)

其中，IK為腿部各關節運動學逆解，p_f,d為足式機器人在每個步態控制周期內的足端期望位置；

其中，所述根據各關節期望角度的閉環控制改變足式機器人的位姿包括：將足式機器人腿部各關節的關節期望角度輸入至設于足式機器人中的位姿閉環控制器，輸出足式機器人腿部各關節的位置。

2.一種用于執行權利要求1所述方法的足式機器人的柔順控制裝置，其特征在于，所述裝置包括足端力控制模塊、足端位置控制模塊和閉環控制模塊；其中，

所述足端力控制模塊，用于根據置于足式機器人足端的彈性元件在碰撞發生時刻的速度與受力關系定義足式機器人的足端期望參數；

所述足端位置控制模塊，用于根據足端期望參數，采用逆運動學解逆算法確定足式機器人腿部關節的期望角度；

所述閉環控制模塊，用于根據腿部關節期望角度的閉環控制調整足式機器人的位姿。

3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述足式機器人，包括分別設置于身體上的位姿閉環控制器部和足端內的彈性元件；

所述彈性元件，用于以液壓驅動或者電驅動的驅動方式與周圍環境產生彈性碰撞；其中，所述彈性元件包括液壓缸和電機。