[發明專利]一種雙足機器人地形分類系統

有效

• 申請號: 201811118835.1
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109249429B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 劉陽;劉珂
• 申請（專利權）人: 安徽果力智能科技有限公司
• 主分類號: B25J19/02
• 分類號: B25J19/02
• 代理公司: 合肥匯融專利代理有限公司 34141
• 代理人: 趙宗海

1.一種雙足機器人地形分類系統，其特征在于，包括：1個加速度計，1個力傳感器，2個觸覺傳感器，1個數據處理單元；其中，加速度計安裝在機器人的重心處，力傳感器安裝在機器人膝關節部位，2個觸覺傳感器分別安裝在同一只腳的腳底的前部和后部，力傳感器和2個觸覺傳感器安裝在機器人同一側的腿部和腳部，數據處理單元能夠接收來自所有傳感器的數據，并執行地形判別算法，具體如下：

步驟1：在系統上電時初始化，令行走步數k＝0，第k行走步數的截斷時刻t_k為系統當前時間，根據機器人當前所處地形種類確定第k行走步數的地形最終預測的概率向量x_k，其中為L×1的向量，L為地形種類總數，表示第i種地形的最終預測概率，如果確切可知機器人處在第i種地形，則且

步驟2：實時獲取加速度計的垂直于地面的軸的加速度數據、力數據、觸覺數據的時間序列；

步驟3：監測加速度數據，當加速度數據達到極小值時，k自增1，并令t_k為系統當前時間；

步驟4：截取t_k-1與t_k之間的加速度數據、力數據、觸覺數據的時間序列，分別得到第k行走步數的加速度數據幀、力傳感器數據幀、觸覺數據幀A與觸覺數據幀B，其中，A對應腳底前部觸覺傳感器產生的數據幀，B對應腳底后部觸覺傳感器產生的數據幀；

步驟5：對第k行走步數的加速度數據幀、力傳感器數據幀、觸覺數據幀A與觸覺數據幀B分別進行特征提取，得到每個數據幀的特征，并將這4個數據幀的特征串聯起來得到1個8維的特征向量，即為第k行走步數的樣本；該步驟所涉及的特征提取方式為：

先對每個數據幀進行快速傅里葉變換，獲取該數據幀的頻譜向量v＝[v₁,v₂,···,v_n]，其中v_e,e＝1,2,···,n表示頻率e對應的幅值；然后計算該數據幀的特征向量f＝[f₁,f₂]，具體為

步驟6：將第k行走步數的特征向量輸入到事先訓練好的支持向量機當中，得到第k行走步數的地形初步預測的概率向量其中表示第i種地形的初步預測概率；

步驟7：利用第k-1行走步數的地形最終預測的概率向量x_k-1與第k行走步數的地形初步預測的概率向量y_k進行融合，得到第k行走步數的地形最終預測的概率向量x_k，方法如下：

x_k＝w₁x_k-1+w₂y_k

其中，w₁∈(0,1)、w₂∈(0,1)為權重系數，且w₁+w₂＝1；取x_k中最大元素對應的地形種類為第k行走步數的地形最終預測結果c_k，其中c_k∈{1,2,…,L}，{1,2,···,L}為地形序號集合；

步驟8：重復步驟2至步驟7，即可獲取每一行走步數的地形最終預測結果。