[發(fā)明專利]機器人低運算要求的動態(tài)步態(tài)的實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910059381.3
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109709967B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張晨陽;夏陸政;方楚鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市幻爾科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 深圳市深弘廣聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44449
• 代理人: 向用秀

1.一種機器人低運算要求的動態(tài)步態(tài)的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

模型建立：根據(jù)不同的腿型結(jié)構(gòu)，建立單腿運動學(xué)模型并且采用對應(yīng)的逆運動學(xué)公式；

確定步態(tài)：根據(jù)機器人運動軌跡，選擇多個運動點來模擬機器人足端的一個運動周期；

運動角度的確定：將運動點代入逆運動學(xué)公式，計算出在各個時刻下的各個關(guān)節(jié)的運動角度；

步態(tài)實現(xiàn)：根據(jù)運動角度、舵機的安裝方式和角度范圍映射到舵機具體位置值，控制舵機完成整個步態(tài)；

在步態(tài)實現(xiàn)步驟中，將所有關(guān)節(jié)的運動角度根據(jù)舵機的安裝方式和角度范圍映射到舵機具體位置值，并且規(guī)定相應(yīng)的速度，主控芯片發(fā)送舵機具體位置值給舵機，控制舵機在一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)動到特定角度，即完成整個步態(tài)的實現(xiàn)；

在確定步態(tài)步驟中，多個點的選擇按照以下規(guī)則：根據(jù)機器人的運動軌跡，選定進(jìn)行落足和抬足時運動的第一個點作為落足點和抬足點，在落足點和抬足點的連線上選擇中點，且在中點的正上方根據(jù)抬腿高度再選取一點，將這些點連接起來形成機器人足部的運動軌跡，構(gòu)成機器人足端的一個運動周期；

根據(jù)運動軌跡中各個點之間的距離，賦予相對應(yīng)的時間，使得機器人在行走的過程中保持勻速運動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人低運算要求的動態(tài)步態(tài)的實現(xiàn)方法，其特征在于，在模型建立步驟中，不同的機器人具有不同的腿型，機器人共有三種，包括雙足機器人、四足機器人和六足機器人，對應(yīng)的腿型也為這三種；運用仿生學(xué)原理將三種腿型建立對應(yīng)的單腿運動學(xué)模型，并且推導(dǎo)出逆運動學(xué)公式。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人低運算要求的動態(tài)步態(tài)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述雙足機器人的逆運動學(xué)公式為：

其中D和f為：

其中a、b、c、d、e分別為第一與第二關(guān)節(jié)的連桿長度、第二與第三關(guān)節(jié)的連桿長度、第三與第四關(guān)節(jié)的連桿長度、第四與第五關(guān)節(jié)的連桿長度、第五關(guān)節(jié)與腳板的垂直距離；α、β、γ、Φ、φ為第一到第五關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人低運算要求的動態(tài)步態(tài)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述四足機器人的逆運行學(xué)公式為：

其中d的計算公式為：

其中a、b、c分別為第一與第二關(guān)節(jié)的連桿長度、第二與第三關(guān)節(jié)的連桿長度、第三關(guān)節(jié)與足端的距離；α、β、γ分別為第一到第三關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人低運算要求的動態(tài)步態(tài)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述六足機器人的逆運行學(xué)公式為：

其中d的計算公式為：

其中a、b、c分別為第一與第二關(guān)節(jié)的連桿長度、第二與第三關(guān)節(jié)的連桿長度、第三關(guān)節(jié)與足端的距離；α、β、γ分別為第一到第三關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人低運算要求的動態(tài)步態(tài)的實現(xiàn)方法，其特征在于，確定了足端軌跡的取點后，將每個時刻每個足端的點代入逆運動學(xué)公式，計算出每個足在各個時刻下的各個關(guān)節(jié)的運動角度。