[發明專利]足式機器人足端軌跡規劃方法、系統及控制方法、系統

有效

• 申請號: 202110752263.8
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113377113B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 張曉平;夏海闖;崔力升;李伊茗;羅康;武天旭;朱震霆;程竑暻;焦睿;徐浩誠
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種足式機器人足端軌跡規劃方法，對單只腿足結構在單個周期內的足端軌跡進行規劃，其特征在于，所述規劃方法包括：

1)對支撐階段的足端軌跡進行規劃：

采用帶有拋物線過渡的線性函數對軌跡進行插值，得到支撐階段的軌跡參數方程；

所述采用帶有拋物線過渡的線性函數對軌跡進行插值，得到支撐階段的軌跡參數方程具體包括：

獲取支撐階段的第一已知參量；所述第一已知參量包括支撐階段的起始點坐標和終止點坐標；

建立帶有拋物線過渡的初始線性函數；

根據所述第一已知參量和第一限制條件，對所述初始線性函數進行求解，得到軌跡參數方程；所述第一限制條件包括始末位置、始末速度、軌跡連續以及速度連續；

根據所述軌跡參數方程計算所述單只腿足結構的各關節在支撐階段的第一關節角函數；

所述根據所述軌跡參數方程計算所述單只腿足結構的各關節在支撐階段的第一關節角函數具體包括：

獲取所述單只腿足結構的逆運動學方程；

以所述軌跡參數方程作為輸入，利用所述逆運動學方程計算所述單只腿足結構的各關節在支撐階段的第一關節角函數；

2)對擺動階段的足端軌跡進行規劃：

采用多項式插值的方法對關節角變化量進行插值，得到關節角變化量插值函數；

所述采用多項式插值的方法對關節角變化量進行插值，得到關節角變化量插值函數具體包括：采用四次多項式插值的方法對關節角變化量進行插值，得到關節角變化量插值函數；

根據所述第一關節角函數和所述關節角變化量插值函數計算所述單只腿足結構的各關節在擺動階段的第二關節角函數；

所述根據所述第一關節角函數和所述關節角變化量插值函數計算所述單只腿足結構的各關節在擺動階段的第二關節角函數具體包括：

根據所述第一關節角函數計算擺動階段的關節角逆時序函數；

將所述關節角逆時序函數和所述關節角變化量插值函數進行求和，得到所述單只腿足結構的各關節在擺動階段的第二關節角函數；

所述第一關節角函數和所述第二關節角函數即為單個周期內的足端軌跡在關節空間的表示。

2.根據權利要求1所述的規劃方法，其特征在于，所述獲取所述單只腿足結構的逆運動學方程具體包括：

獲取所述單只腿足結構的D-H參數表；

根據所述D-H參數表計算相鄰連桿變換矩陣；

根據所述相鄰連桿變換矩陣，利用幾何法獲取所述單只腿足結構的逆運動學方程。

3.根據權利要求1所述的規劃方法，其特征在于，所述采用四次多項式插值的方法對關節角變化量進行插值，得到關節角變化量插值函數具體包括：

獲取擺動階段的第二已知參量；所述第二已知參量包括擺動階段的預設關節角變化量；

建立初始關節角變化量插值函數；所述初始關節角變化量插值函數中每一個關節的函數均為四次多項式方程；

根據所述第二已知參量和第二限制條件，對所述初始關節角變化量插值函數進行求解，得到關節角變化量插值函數；所述第二限制條件包括始末關節角變化量、中間時刻關節角變化量以及始末關節角變化速度。