[發明專利]四足奔跑步態規劃方法、裝置及機器人控制設備

在審

• 申請號: 202111436773.0
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114115280A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 王家俊;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: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 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: 彭星

本申請提供一種四足奔跑步態規劃方法、裝置及機器人控制設備，涉及機器人控制技術領域。本申請根據四足機器人在當前奔跑步態周期的期望前向平均速度及期望模型特征信息，調用質心移動規劃模型針對四足機器人進行質心軌跡規劃，得到該四足機器人在當前奔跑步態周期內的質心移動期望軌跡，并基于期望前向平均速度以及質心移動期望軌跡，確定當前奔跑步態周期內每個單步周期的騰空落足期望位置相對于對應質心期望位置的期望前向偏移量，以通過期望前向偏移量表征機器人奔跑過程中騰空邁步的落地姿態，從而結合當前奔跑步態周期的質心移動期望軌跡及對應單步周期的期望前向偏移量，快速輸出四足機器人的前向速度可控的期望奔跑步態軌跡。

技術領域

本申請涉及機器人控制技術領域，具體而言，涉及一種四足奔跑步態規劃方法、裝置及機器人控制設備。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，機器人技術因具有極大的研究價值及應用價值受到了各行各業的廣泛重視，由于四足機器人具有動作靈敏、行進速度快、相比雙足機器人運動更加穩定等特點，四足機器人的研制及運動規劃控制方法越來越被人們重視。而對四足機器人來說，奔跑步態、對角小跑、同側小跑等步態屬于四足機器人需要研究的基本運動姿態，因此如何快速規劃出可控性強的四足機器人的奔跑步態軌跡，便是當前四足機器人的運動規劃研究過程中的一項極為重要的研究方向。

發明內容

有鑒于此，本申請的目的在于提供一種四足奔跑步態規劃方法、裝置及機器人控制設備，能夠快速規劃出四足機器人的前向速度可控的期望奔跑步態軌跡。

為了實現上述目的，本申請實施例采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種四足奔跑步態規劃方法，所述方法包括：

獲取四足機器人在當前奔跑步態周期的奔跑規劃期望參數，其中所述奔跑規劃期望參數包括期望前向平均速度以及與質心移動規劃模型適配的期望模型特征信息；

根據所述期望前向平均速度以及所述期望模型特征信息調用所述質心移動規劃模型針對所述四足機器人進行質心軌跡規劃，得到所述四足機器人在當前奔跑步態周期內的質心移動期望軌跡；

根據所述期望前向平均速度以及所述質心移動期望軌跡，確定所述當前奔跑步態周期內每個單步周期的騰空落足期望位置相對于對應質心期望位置的期望前向偏移量；

對所述質心移動期望軌跡以及所有單步周期各自的期望前向偏移量進行數據集成，得到所述四足機器人在當前奔跑步態周期的奔跑期望軌跡。

在可選的實施方式中，所述奔跑步態周期包括連續的兩個單步周期，每個單步周期包括連續的一個單步支撐期及一個單步騰空期，所述質心移動規劃模型包括與單步周期的單步支撐期對應的第一質心移動模擬模型及與單步周期的單步騰空期對應的第二質心移動模擬模型，所述期望模型特征信息包括與所述第一質心移動模擬模型對應的期望模型數據、所述單步騰空期的期望騰空期時長、所述單步支撐期的期望支撐期時長和期望前向速度變化量，質心移動期望軌跡包括與所述單步支撐期對應的第一質心高度變化軌跡和第一質心前向變化軌跡，以及與所述單步騰空期對應的第二質心高度變化軌跡和第二質心前向變化軌跡；

所述根據所述期望前向平均速度以及所述期望模型特征信息調用所述質心移動規劃模型針對所述四足機器人進行質心軌跡規劃，得到所述四足機器人在當前奔跑步態周期內的質心移動期望軌跡的步驟，包括：

根據所述期望支撐期時長、所述期望騰空期時長及所述期望模型數據在所述第一質心移動模擬模型處進行彈簧負載倒立擺形變模擬，得到每個單步支撐期的所述第一質心高度變化軌跡；

針對每個單步騰空期，基于該單步騰空期所在的單步周期內的單步支撐期的所述第一質心高度變化軌跡在所述第二質心移動模擬模型處進行自由落體運動模擬，得到該單步騰空期的所述第二質心高度變化軌跡；