[發明專利]基于地形模糊自適應的四足機器人靜步態規劃方法

有效

• 申請號: 201910795099.1
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110328670B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張帥帥;劉明;尹燕芳;樊銘渠;榮學文;宋銳
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B62D57/032
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 王書剛

1.一種基于地形模糊自適應的四足機器人靜步態規劃方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)根據機器人落足位置信息計算軀干俯仰角，實現機器人軀干隨地形變化的自適應調整，提高擺動足跨越障礙物的能力；

(2)根據非連續靜步態的特點及機器人穩定性的需求，規劃軀干運動軌跡，保證機器人在接下來邁步階段的穩定性；

(3)利用機器人兩只前足觸地時間對所行走地形的復雜度進行估計，并基于模糊算法，實現對軀干運動軌跡規劃中的參數進行自主調整，提高機器人的地形適應性；

(4)完成一個完整的步態周期后，轉到步驟(1)，重復整個過程；

所述步驟(2)中規劃軀干運動軌跡的過程是：

將按邁步順序接下來要擺動的后足記為NSF，記此足的期望落足點為DF，與NSF位于軀干同側的前足記為IFF，記與NSF位于軀干不同側的兩只足中的前足與后足分別為CFF與CHF；假設這四只足的投影在{^PO}中的坐標分別為P_NSF(^Px_NSF，^Py_NSF),P_IFF(^Px_IFF，^Py_IFF),P_CFF(^Px_CFF，^Py_CFF),P_CHF(^Px_CHF，^Py_CHF),NSF期望落足點DF投影在坐標系{^PO}中的坐標為P_DF(^Px_DF，^Py_DF)；記兩條直線L_DF-CFF與L_IFF-CHF的交點為P_I(^Px_I,^Py_I)，在雙支撐三角形△P_IP_CFFP_CHF內，考慮最小穩定裕度S_min在內的穩定區域為△_SDST，并記穩定區域△_SDST內離重心調整的起點(坐標系{^PO}的原點)最近的點為P_N(^Px_N，^Py_N)，根據各支撐足投影的坐標，得到點P_N的坐標為：

其中，

記P_D(^Px_D，^Py_D)為△_SDST的一個頂點，當以P_D為重心調整的目標時，機器人能夠以最小的側移量，滿足其在接下來邁步過程中的穩定性；

記兩條直線L_DF-CFF與L_IFF-CHF的交點為P_I(^Px_I,^Py_I),P_I在坐標系{^PO}的坐標值為：

根據雙支撐三角形△P_I P_CFFP_CHF各頂點的坐標，得到其內心P_C(^Px_C,^Py_C)為：

其中，

根據點P_C與P_I的坐標，得到點P_D的坐標值為：

其中，

定義與分別為由點^PO指向點P_N和點P_D的向量，為其和向量；

在向量上滿足下式的點確定為重心調整的目標點：

根據上式，得到P_T的坐標值為：

根據確定的重心調整目標點的坐標，給出重心移動的軌跡方程為：

其中，T_FFSP為四足機器人的四足支撐階段中軀干的規劃運動時間。