[發(fā)明專利]一種四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111401734.7
• 申請(qǐng)日: 2021-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN114115310A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石青;賀一鳴;權(quán)小龍;高俊輝;金彥周;高子航;余張國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙興華

1.一種四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1：確定機(jī)器人待執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)模態(tài)；所述待執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)模態(tài)為匍匐、直立或轉(zhuǎn)彎；

步驟S2：選取所述待執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)模態(tài)對(duì)應(yīng)的初始底層控制參數(shù)；

步驟S3：從分度表中選取所述初始底層控制參數(shù)對(duì)應(yīng)的四肢的地面反力F_i，i∈[FL,FR,HL,HR]，F(xiàn)_i∈[F_FL,F_FR,F_HL,F_HR]，F(xiàn)L表示左前足，F(xiàn)R表示右前足，HL表示左后足，HR表示右后足，F(xiàn)_FL表示左前足的地面反力，F(xiàn)_FR表示右前足的地面反力，F(xiàn)_HL表示左后足的地面反力，F(xiàn)_HR表示右后足的地面反力；

步驟S4：基于所述待執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)模態(tài)對(duì)應(yīng)的初始底層控制參數(shù)計(jì)算第i足端位置到質(zhì)心位置的向量r_i；

步驟S5：將F_i和r_i輸入四足機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型中進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，獲得最優(yōu)底層控制參數(shù)；

步驟S6：基于所述最優(yōu)底層控制參數(shù)確定不同步態(tài)模式下四肢八個(gè)關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)角度；

步驟S7：計(jì)算腰部?jī)蓚€(gè)關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)角度；

步驟S8：基于各關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)角度驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，在步驟S5之前，還包括：

構(gòu)建四足機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，具體公式為：

其中，表示質(zhì)心速度，表示質(zhì)心加速度，表示剛體姿態(tài)的導(dǎo)數(shù)，表示身體旋轉(zhuǎn)的角加速度，m表示總質(zhì)量，F(xiàn)_i表示第i足對(duì)應(yīng)的地面反力，i∈[FL,FR,HL,HR]，F(xiàn)_i∈[F_FL,F_FR,F_HL,F_HR]，F(xiàn)L表示左前足，F(xiàn)R表示右前足，HL表示左后足，HR表示右后足，F(xiàn)_FL表示左前足的地面反力，F(xiàn)_FR表示右前足的地面反力，F(xiàn)_HL表示左后足的地面反力，F(xiàn)_HR表示右后足的地面反力，g表示重力加速度，表示剛體姿態(tài)，即身體坐標(biāo)系相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，^Bω表示身體旋轉(zhuǎn)的角速度，^BI表示剛體慣量，表示單剛體動(dòng)力學(xué)的狀態(tài)方程的導(dǎo)數(shù)，r_i表示第i足端位置到質(zhì)心位置的向量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述基于所述最優(yōu)底層控制參數(shù)確定不同步態(tài)模式下四肢八個(gè)關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)角度，具體包括：

步驟S61：基于所述最優(yōu)底層控制參數(shù)確定不同步態(tài)模式下四肢的相位信號(hào)；

步驟S62：利用不同步態(tài)模式下四肢的相位信號(hào)計(jì)算四肢八個(gè)關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)角度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述計(jì)算腰部?jī)蓚€(gè)關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)角度，具體包括：

步驟S71：計(jì)算腰部?jī)蓚€(gè)關(guān)節(jié)處的相位信號(hào)；

步驟S72：利用腰部?jī)蓚€(gè)關(guān)節(jié)處的相位信號(hào)計(jì)算腰部?jī)蓚€(gè)關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)角度。