[發明專利]一種四足機器人運動控制方法及系統

在審

• 申請號: 202111401734.7
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114115310A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 石青;賀一鳴;權小龍;高俊輝;金彥周;高子航;余張國
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發明涉及一種四足機器人運動控制方法及系統，方法包括：從分度表中選取所述初始底層控制參數對應的四肢的地面反力Fi；基于所述待執行的運動模態對應的初始底層控制參數計算第i足端位置到質心位置的向量ri；將Fi和ri輸入四足機器人的動力學模型中進行參數優化，獲得最優底層控制參數；基于所述最優底層控制參數確定不同步態模式下四肢八個關節處的驅動角度；計算腰部兩個關節處的驅動角度；基于各關節處的驅動角度驅動機器人的各個關節。本發明公開的方案在無傳感信息下對微小型四足機器人進行開環的多模態運動控制，具有較高的環境魯棒性，同時能夠根據不同環境實時調整步態軌跡和關節角度。

技術領域

本發明涉及機器人運動控制技術領域，特別是涉及一種四足機器人運動控制方法及系統。

背景技術

足式機器人能夠跨越障礙，幾乎可以適應各種復雜地形，擁有廣闊的市場應用前景。但現階段微小型四足機器人作為四足機器人領域內研究較少且較為復雜的研究方向，人們對于微小型四足機器人的工作期望已經不僅僅滿足于結構比較簡單的場景下運動，還要適應結構比較復雜的更具真實性的場景。

復雜四足機器人的運動控制系統是非線性的時變系統。目前四足機器人的運動控制方法大多數是基于足端幾何軌跡規劃、關節位置控制規劃進行實時控制。而對機器人進行單純的幾何位置或關節控制，機器人會因自身慣性和界穩狀態等原因失穩，同時，人為根據仿生學原理確定的四足機器人步態只能適應規定地形，無法適應各種復雜地形，因此存在環境魯棒性差的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種四足機器人運動控制方法及系統，以提高環境魯棒性。

為實現上述目的，本發明提供了一種四足機器人運動控制方法，所述方法包括：

步驟S1：確定機器人待執行的運動模態；所述待執行的運動模態為匍匐、直立或轉彎；

步驟S2：選取所述待執行的運動模態對應的初始底層控制參數；

步驟S3：從分度表中選取所述初始底層控制參數對應的四肢的地面反力F_i，i∈[FL,FR,HL,HR]，F_i∈[F_FL,F_FR,F_HL,F_HR]，FL表示左前足，FR表示右前足，HL表示左后足，HR表示右后足，F_FL表示左前足的地面反力，F_FR表示右前足的地面反力，F_HL表示左后足的地面反力，F_HR表示右后足的地面反力；

步驟S4：基于所述待執行的運動模態對應的初始底層控制參數計算第i足端位置到質心位置的向量r_i；

步驟S5：將F_i和r_i輸入四足機器人的動力學模型中進行參數優化，獲得最優底層控制參數；

步驟S6：基于所述最優底層控制參數確定不同步態模式下四肢八個關節處的驅動角度；

步驟S7：計算腰部兩個關節處的驅動角度；

步驟S8：基于各關節處的驅動角度驅動機器人的各個關節。

可選地，在步驟S5之前，還包括：

構建四足機器人的動力學模型，具體公式為：