[發明專利]一種并聯式輪足機器人的全方位步態切換方法及系統在審

申請號：	201911379214.3	申請日：	2019-12-27
公開（公告）號：	CN111114666A	公開（公告）日：	2020-05-08
發明（設計）人：	文享龍;唐觀榮;周雪峰;蘇澤榮;鄢武;徐智浩	申請（專利權）人：	廣東省智能制造研究所
主分類號：	B62D57/028	分類號：	B62D57/028
代理公司：	佛山市廣盈專利商標事務所(普通合伙) 44339	代理人：	李俊
地址：	510070 廣東省***	國省代碼：	廣東;44
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種并聯式輪足機器人全方位步態切換方法系統
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明公開了一種并聯式輪足機器人的全方位步態切換方法及系統，所述方法包括：建立并聯式輪足機器人的運動學模型；基于所述運動學模型，以單腿工作空間約束和行走穩定性約束為考慮條件，規定所述并聯式輪足機器人的直行間歇步態和旋轉步態；基于所述直行間歇步態和所述旋轉步態，根據所述并聯式輪足機器人的行走方向和行走姿態進行步態切換。在本發明實施例中，將提高并聯式輪足機器人的運動控制性，有效地保障整體的運動穩定性。

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種并聯式輪足機器人的全方位步態切換方法及系統。

背景技術

足式機器人是目前特種機器人領域研究的熱點，不同結構、不同控制方式的足式機器人在行走速度、載重量、運動穩定性、靈活程度等方面各有優勢，但是不同的結構設計均需要匹配與之相適宜的步態控制算法以達到最優的控制性能。目前常見的串聯式四足機器人的結構較為簡單、運動靈活性較高，但是負載能力較小、運動穩定性較差、能量利用率較低，不適應于大負載和復雜路面通行的需求。液壓驅動的并聯式輪足切換的四足機器人擁有負載大、能量利用率高、運動穩定性高等優勢，在輪足式狀態下快速通過的能力較強，但是每一條腿均擁有八個自由度，機構冗余且步態控制較為復雜。現有技術中已提出一種有膝關節并聯腿結構的四足仿生機器人，每條并聯腿均具有三個驅動自由度，利用三個直線驅動器可以協同驅動腿部進行仿生運動，例如前后擺，左右擺，腿部繞膝關節彎曲等；在其足部采用緩沖連接，可在一個邁步周期內完成減震儲能再利用。但是這種四足仿生機器人的能量利用率較低，只有足式通行一種方式，在平坦路面上運動速度較慢，且三個自由度并聯方式使其載重量較低，對于大載重量的需求不能滿足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，本發明提供了一種并聯式輪足機器人的全方位步態切換方法及系統，結合已有的高冗余自由度、并聯式、輪足切換四足機器人的平臺結構，設計與其相適宜的步態控制算法和步態切換穩定性算法，極大地提升運動控制性能和運動穩定性能。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種并聯式輪足機器人的全方位步態切換方法，所述方法包括：

建立并聯式輪足機器人的運動學模型；

基于所述運動學模型，以單腿工作空間約束和行走穩定性約束為考慮條件，規劃所述并聯式輪足機器人的直行間歇步態和旋轉步態；

基于所述直行間歇步態和所述旋轉步態，根據所述并聯式輪足機器人的行走方向和行走姿態進行步態切換。

可選的，所述建立并聯式輪足機器人的運動學模型包括：

確定所述并聯式輪足機器人的質心位置；

設定所述并聯式輪足機器人的四條腿中每一條腿在機身的定位點與每一條腿的足端定位點；

以每一條腿的足端定位點為中心，設定每一條腿的工作空間。

可選的，所述規劃所述并聯式輪足機器人的直行間歇步態包括：

按照一定的規律控制所述并聯式輪足機器人的每一條腿的足端依次沿同一軸向向前邁進，并且在每一條腿的足端邁進的同時保持其余三條腿的足端定位點和四條腿在機身的定位點不變。