[發明專利]一種基于雙閾值法ZMP的六足機器人失穩調節算法

有效

• 申請號: 201910481877.X
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN110209183B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 杜巧玲;齊春曉;盧鑫坡
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 李丹

本發明公開了一種基于雙閾值法ZMP的六足機器人失穩調節算法，涉及六足機器人技術領域，其包括以下步驟：S1，設定足端壓力閾值N1和機身姿態角的閾值N2，當六足機器人足端壓力的輸出值大于N1且機身姿態角大于N2時，則判定為機器人失穩狀態，否則為穩定狀態，穩定狀態下的六足機器人以三足行走步態運動；S2，當六足機器人被判定為失穩狀態后，將三足行走步態轉換為五足行走步態，六足機器人的六條腿單個依次循環運動，無論何時都至少有五條腿支撐地面；S3，同時利用ZMP法構建六足機器人穩定判據，通過得到的六足機器人機身的姿態信息，本發明的有益效果是：在提高失穩判定準確度的同時優化了失穩判定的效率。

技術領域

本發明涉及六足機器人技術領域，具體是一種基于雙閾值法ZMP的六足機器人失穩調節算法。

背景技術

六足機器人又叫蜘蛛機器人，是多足機器人的一種。由于復雜地形或危險作業環境，對于施工或者其他作業存在很大的安全隱患，所以需要可適應復雜地形或者危險環境進行移動和工作的多足機器人。由于環境和任務的復雜性要求機器人具有良好的適應能力和靈活的移動能力，六足機器人作為多足機器人的其中一種，以其靈活的自由度較受青睞，長期以來其在非結構環境下的協調穩定運動技術一直是機器人領域研究的熱點之一。

目前來說，受限于地形原因，特別是崎嶇地形上，要求六足機器人需要保持穩定狀態，基于此，本申請提供了一種基于雙閾值法ZMP的六足機器人失穩調節算法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙閾值法ZMP的六足機器人失穩調節算法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于雙閾值法ZMP的六足機器人失穩調節算法，包括以下步驟：

S1，設定足端壓力閾值N1和機身姿態角的閾值N2，當六足機器人足端壓力的輸出值大于N1且機身姿態角大于N2時，則判定為機器人失穩狀態，否則為穩定狀態，穩定狀態下的六足機器人以三足行走步態運動；

S2，當六足機器人被判定為失穩狀態后，將三足行走步態轉換為五足行走步態，六足機器人的六條腿單個依次循環運動，無論何時都至少有五條腿支撐地面；

S3，同時利用ZMP法構建六足機器人穩定判據，通過得到的六足機器人機身的姿態信息，經過計算得到六足機器人穩定判據，作為對六足機器人機身姿態調整的依據；

S4，再對ZMP穩定裕量所對應邊涉及到的兩條腿進行調整，使六足機器人機身抬高或降低，從而使穩定裕量恢復到安全地范圍內，再重復步驟S1-S4，使六足機器人保持穩定的行走步態。

作為本發明進一步的方案：步驟S1中，機身姿態角包括翻滾角θ和俯仰角φ，與之對應的閾值N2包括翻滾角閾值θ_N2與俯仰角閾值φ_N2。

作為本發明進一步的方案：所述翻滾角θ和俯仰角φ為：

式中，gx,gy,gz為六足機器人機身三軸加速度計的輸出值。

作為本發明再進一步的方案：當翻滾角Ф與俯仰角φ任意一個超出所設定的閾值時，六足機器人均為失穩狀態。

作為本發明再進一步的方案：步驟S3中，閾值N1和閾值N2判定順序為：當足端壓力在閾值N1的范圍內時，不對三軸加速度計Z軸輸出量進行判斷，判定為六足機器人為穩定狀態；當足端壓力超出閾值N1時，才對三軸加速度計Z軸輸出量進行判斷，若三軸加速度計Z軸輸出量在閾值N2的范圍內，則判定為六足機器人為穩定狀態，否則判定為六足機器人為失穩狀態。

作為本發明再進一步的方案：所述ZMP穩定裕量的獲得方法包括以下步驟：