[發明專利]一種仿人機器人跳躍著地狀態檢測系統與方法

有效

• 申請號: 202110369049.4
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113126659B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 孟立波;陳學超;黃高;余張國;黃強;齊皓祥
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;B62D57/032
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

1.一種仿人機器人跳躍著地狀態檢測方法，其特征在于：

通過建立仿人機器人受力的動力學方程，利用當前仿人機器人的運動狀態計算機器人在空中時各個關節所需的關節控制力矩τ，從而獲得仿人機器人各關節的期望控制電流I_iref；

所述期望控制電流I_iref由以下公式計算得到：

其中：k_i為仿人機器人各關節對應的實際控制電流與驅動力矩的轉換比例系數，ξ_i為仿人機器人各關節對應的速度與阻尼力的轉換比例系數，τ為各個關節所需的關節驅動力矩，且i＝1,2,…,6；

仿人機器人完成期望運動時，由各關節的期望控制電流I_iref，得到各關節的期望控制電流與實際控制電流之間的誤差δI，當δI大于允許值ΔI時，判定仿人機器人與地面接觸；

所述各關節的期望控制電流與實際控制電流之間的誤差δI由以下公式計算得到：

其中，δI_i＝I_i-I_iref，I_i為機器人關節驅動器反饋的實際控制電流；

在仿人機器人與地面接觸時，運動控制器根據此時仿人機器人的運動狀態，計算仿人機器人全身各個連桿的姿態，結合仿人機器人足部與地面的夾角，生成新的期望運動角度，并傳輸給關節控制器，完成仿人落地后的運動控制。

2.根據權利要求1所述的仿人機器人跳躍著地狀態檢測方法，其特征在于，所述允許值ΔI通過如下方式獲取：多次將仿人機器人吊離地面，并對仿人機器人發送運動指令，模擬仿人機器人在不受外力的情況下的運動狀態。

3.根據權利要求1所述的仿人機器人跳躍著地狀態檢測方法，其特征在于，所述仿人機器人的運動狀態包括：仿人機器人軀干姿態θ、各個關節實際的運動角度q和角速度腳底與地面的接觸力F。

4.根據權利要求3所述的仿人機器人跳躍著地狀態檢測方法，其特征在于，所述軀干姿態θ由IMU傳感器測量得到，所述運動角度q和角速度由電子碼盤測量得到，所述接觸力F由六維力/力矩傳感器測量得到。

5.根據權利要求4所述的仿人機器人跳躍著地狀態檢測方法，其特征在于，所述IMU傳感器、電子碼盤和六維力/力矩傳感器的刷新頻率均設置為200Hz。

6.根據權利要求1所述的仿人機器人跳躍著地狀態檢測方法，其特征在于，所述各關節的期望控制電流與實際控制電流誤差δI與允許值ΔI的判斷周期設置為1000Hz。

7.一種實現權利要求1-6任一項所述的仿人機器人跳躍著地狀態檢測方法的檢測系統，其特征在于，包括：

運動控制器，根據運動指令和仿人機器人的運動狀態，生成機器人各關節期望的運動角度；計算得到各關節的期望控制電流與實際控制電流之間的誤差δI，并判斷所述δI與允許值ΔI的大小關系，從而判定仿人機器人是否與地面接觸；

關節驅動器，由所述各關節期望的運動角度和機器人關節運動狀態，計算各個關節控制電流，并反饋關節的實際控制電流；

各關節電機，根據所述關節控制電流驅動各關節運動。