[發(fā)明專利]一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210080444.5
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114488808B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江向民;吳元清;鐘文鍵;黃政杰;王維鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 新基線（江蘇）科技有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣東省中源正拓專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44748
• 代理人: 王明亮

1.一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法，其特征在于，所述方法包括：

當(dāng)接收到用于控制四足機器人運動狀態(tài)的控制指令，將當(dāng)前所述四足機器人的傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)，送入預(yù)設(shè)的狀態(tài)估計算法，得到所述四足機器人當(dāng)前的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)；

使用模型預(yù)測控制MPC算法對所述四足機器人進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得到動力學(xué)模型；

根據(jù)所述控制指令，計算所述四足機器人當(dāng)前的運動力矩；所述運動力矩用于控制所述四足機器人的關(guān)節(jié)電機，以使所述四足機器人運動；

將所述四足機器人當(dāng)前的所述運動狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述運動力矩，代入所述四足機器人的所述動力學(xué)模型，計算出所述動力學(xué)模型的實時參數(shù)；

使用所述實時參數(shù)校正所述動力學(xué)模型的歷史參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法，其特征在于，根據(jù)所述控制指令，計算所述四足機器人當(dāng)前的運動力矩，包括：

根據(jù)所述控制指令，預(yù)測所述四足機器人的期望軌跡狀態(tài)數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述動力學(xué)模型，得到所述四足機器人的運動狀態(tài)方程；

根據(jù)所述運動狀態(tài)方程，得到所述四足機器人的運動狀態(tài)離散迭代方程；所述運動狀態(tài)離散迭代方程用于根據(jù)四足機器人當(dāng)前的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)測四足機器人未來若干時刻的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)；

將使用所述運動狀態(tài)離散迭代方程預(yù)測的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與所述期望軌跡狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，求解得到所述四足機器人當(dāng)前的運動力矩。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法，其特征在于，將使用所述運動狀態(tài)離散迭代方程預(yù)測的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與所述期望軌跡狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，求解得到所述四足機器人當(dāng)前的運動力矩，包括：

將使用所述運動狀態(tài)離散迭代方程預(yù)測的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與所述期望軌跡狀態(tài)數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行擬合，并添加摩擦力約束，擬合方程組為：

其中，表示當(dāng)前時刻四足機器人的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)，表示預(yù)測的未來時刻四足機器人的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)，表示該未來時刻四足機器人的期望軌跡狀態(tài)數(shù)據(jù)，表示運動力矩，和為權(quán)重比例，和為常量矩陣，為摩擦系數(shù)，和為摩擦力上下邊界；

求解擬合方程組得到所述四足機器人當(dāng)前的運動力矩。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法，其特征在于，所述動力學(xué)模型包括所述四足機器人的線速度微分方程和角速度微分方程；

所述線速度微分方程為：

所述角速度微分方程為：

其中，是所述四足機器人的線速度，是地面對所述四足機器人的足端的反作用力，即所述運動力矩，是所述四足機器人的質(zhì)量，是重力加速度，是所述四足機器人的轉(zhuǎn)動慣量，是所述四足機器人的角速度，是所述四足機器人的質(zhì)心到足端的向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法，其特征在于，所述運動狀態(tài)數(shù)據(jù)包括所述四足機器人的角加速度、線加速度和所述四足機器人的質(zhì)心到足的向量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法，其特征在于，將所述四足機器人當(dāng)前的所述運動狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述運動力矩，代入所述四足機器人的動力學(xué)模型，計算出所述動力學(xué)模型的實時參數(shù)，包括：

將所述運動力矩和所述線加速度，代入所述線速度微分方程，得到最小二乘公式一：

；

當(dāng)最小二乘公式一的結(jié)果最小時，解得m，作為所述四足機器人的質(zhì)量參數(shù)；

將所述運動力矩、所述線加速度和所述四足機器人的質(zhì)心到足的向量，代入所述角速度微分方程，得到最小二乘公式二：

；

當(dāng)最小二乘公式二的結(jié)果最小時，解得I，作為所述四足機器人的轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四足機器人模型參數(shù)的實時校正方法，其特征在于，使用所述實時參數(shù)校正所述動力學(xué)模型的歷史參數(shù)，包括：

根據(jù)所述實時參數(shù)采用一個線性的學(xué)習(xí)率校正所述動力學(xué)模型的歷史參數(shù)，經(jīng)過數(shù)次迭代，直到所述歷史參數(shù)近似于所述實時參數(shù)。