[發明專利]多足機器人負重平衡方法、裝置和多足機器人

有效

• 申請號: 202110247296.7
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112975978B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 徐喆;趙明國;熊友軍
• 申請（專利權）人: 深圳市優必選科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/08;B25J17/02;B62D57/032
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張萌

本申請實施例提供一種多足機器人負重平衡方法、裝置和多足機器人，該方法包括：通過設于軀干上的力傳感器獲取貨物在軀干上的當前位置和速度；根據貨物的當前位置和速度通過反饋控制律求解使貨物達到平衡時軀干所需的期望姿態；根據軀干的期望姿態確定虛擬關節的期望位置，并根據該期望位置基于機器人的全動力學控制算法計算真實關節所需的關節力矩；將計算出的關節力矩發送給對應的真實關節，以使軀干達到期望姿態。該方法可以從根本上解決多足機器人主動平衡貨物的問題，在運輸貨物過程中，無需特別固定貨物，只需將貨物放置于期望位置附近，則可進行平衡控制，即使在快速行走過程中，也可保證貨物的平衡等。

技術領域

本申請涉及機器人控制技術領域，尤其涉及一種多足機器人負重平衡方法、裝置和多足機器人。

背景技術

多足機器人行走的技術已經相對成熟，可以應用于物流、巡檢、安防等領域。在物流運輸過程中，機器人需要在軀干上裝放置貨物，如何保證貨物在軀干上平衡就成為了一個重要的問題。以四足機器人為例，現階段的大多數四足機器人實現貨物平衡都是將機器人的軀干控制在絕對水平狀態，并不是通過檢測貨物的狀態來主動保持貨物的位置。因此，當機器人行走較快的時候，對于穩定性不太好的貨物(如球、水瓶等)就容易失去平衡而掉落。

發明內容

有鑒于此，本申請為了克服現有技術中的不足，提供一種多足機器人負重平衡方法、裝置和多足機器人。

本申請的實施例提供一種多足機器人負重平衡方法，所述多足機器人的軀干上設有力傳感器，所述軀干的狀態通過在所述軀干與世界坐標系原點之間構建的若干個虛擬關節的運動狀態描述，所述方法包括：

根據所述力傳感器的測量值計算貨物在所述軀干上的當前位置和速度；

根據所述貨物的所述當前位置和速度通過反饋控制律求解所述多足機器人使所述貨物達到平衡時所述軀干所需的期望姿態；

根據所述軀干的期望姿態確定所述若干個虛擬關節的期望位置，并根據所述若干個虛擬關節的期望位置基于機器人的全動力學控制算法計算所述多足機器人的各個真實關節所需的關節力矩；

將計算出的所述關節力矩發送給對應的真實關節，以使所述軀干達到所述期望姿態。

在一種實施例中，所述力傳感器的一側連接用于放置所述貨物的平板，與所述一側相對的另一側連接所述多足機器人的軀干；所述根據所述力傳感器的測量值計算貨物在所述軀干上的當前位置和速度，包括：

根據所述力傳感器測量的所述貨物受到所述軀干的支撐力和力矩按照相應公式計算所述貨物當前在平板上的位置，并對所述位置求導以得到當前速度；所述公式如下：

其中，(x_b，y_b)表示所述貨物在軀干坐標系中的xy平面上的位置坐標，τ_x和τ_y分別表示所述貨物在軀干坐標系中的x軸和y軸方向上受到的力矩；F_pz表示所述貨物在軀干坐標系中的z軸方向上受到的所述軀干的支撐力。

在一種實施例中，所述反饋控制律的構建，包括：

根據所述貨物在軀干上的位置和速度滿足的動能和勢能方程構建拉格朗日方程；

對所述拉格朗日方程中的位置及速度求偏導，并將得到的表達式代入所述拉格朗日方程中以求解得到所述軀干的姿態與所述貨物的加速度之間的線性關系；

根據所述線性關系確定所述軀干的姿態與所述貨物的位置和速度之間的線性反饋控制律。

在一種實施例中，所述反饋控制律包括：