[發明專利]一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統及其方法

在審

• 申請號: 202010824019.3
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111857173A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 郭發勇;貢越;翟雅慧;李瑋
• 申請（專利權）人: 常州工程職業技術學院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

1.一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于：包括外部環境獲取系統(1)、姿態獲取系統(2)、運動規劃決策系統(3)和執行控制系統(4)；所述外部環境獲取系統(1)獲取四足機器人所需跳躍的地形信息，經數據處理后輸入所述運動規劃決策系統(3)；所述姿態獲取系統(2)獲取四足機器人當前的姿態信息，經數據處理后輸入所述運動規劃決策系統(3)；所述運動規劃決策系統(3)依據當前地形信息和四足機器人的姿態信息分析規劃出四足機器人跳躍的運動軌跡，并傳遞至所述執行控制系統(4)；所述執行控制系統(4)根據運動軌跡計算各個關節所需的控制力矩，以及進行ZMP控制算法。

2.根據權利要求1所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述外部環境獲取系統(1)為ARM嵌入式系統，通過CAN總線連接運動規劃決策系統(3)，通過USB口連接一只迷你攝像頭，通過視頻處理技術和圖像處理技術獲取四足機器人前方跳躍區域的地形信息。

3.根據權利要求1所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述姿態獲取系統(2)為ARM嵌入式系統，通過CAN總線連接運動規劃決策系統(3)，獲取四足機器人當前的姿態信息，所述四足機器人當前的姿態信息包括：關節俯仰角度、偏航角度、控制力矩等，并設計濾波算法對姿態信息進行濾波處理。

4.根據權利要求1所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述運動規劃決策系統(3)為工業級PC，通過串口線連接執行控制系統(4)，分析規劃出四足機器人的跳躍步態方式，所述四足機器人的跳躍步態方式包括：平地跳躍、上坡跳躍、下坡跳躍和非平地跳躍。

5.根據權利要求4所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述平地跳躍為四足機器人跳躍區域的地形特征表現為平坦無坑無障礙。

6.根據權利要求4所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述上坡跳躍為四足機器人跳躍區域的地形特征表現為斜坡向上，且不超過坡度值，或者所述下坡跳躍為四足機器人跳躍區域的地形特征表現為斜坡向下，且不超過坡度值。

7.根據權利要求4所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述非平地跳躍為四足機器人跳躍區域的地形特征表現為崎嶇不平，包含有坑和障礙物。

8.根據權利要求4所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述執行控制系統(4)為工業級PC。

9.根據權利要求1所述的一種四足機器人跳躍步態規劃控制系統，其特征在于，所述部環境獲取系統(1)、姿態獲取系統(2)、運動規劃決策系統(3)和執行控制系統(4)采用統一的電源管理系統。

10.一種四足機器人跳躍步態規劃控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

SS00四足機器人準備跳躍；

S01外部環境獲取系統(1)獲取四足機器人所需跳躍的地形信息，經數據處理后輸入運動規劃決策系統(3)；

SS02姿態獲取系統(2)獲取四足機器人當前的姿態信息，經數據處理后輸入運動規劃決策系統(3)；

SS03運動規劃決策系統(3)依據當前地形信息和四足機器人的姿態信息分析規劃出四足機器人跳躍的運動軌跡，規劃出包括：平地跳躍、上坡跳躍、下坡跳躍和非平地跳躍的運動軌跡中的一種，并將規劃出的運動軌跡傳遞至執行控制系統(4)；

SS04執行控制系統(4)根據運動軌跡計算各個關節所需的控制力矩，并輸入對應的關節，同時進行ZMP控制算法對各個關節角度進行適當調整，從而提高四足機器人的魯棒性。