[发明专利]机器人的步行控制装置和步行控制方法

权利要求书

1．一种用于控制至少具有下肢、躯干和腰，并适于双足行走的机器人的步行控制装置；

所述装置适于通过从任意选择的脚移动模式、ZMP轨迹、躯干移动模式和上肢移动模式中得到腰的移动模式而获得整个身体行走的移动模式。

2．一种用于控制机器人的步行控制装置，这类机器人至少具有下肢、躯干和腰，这种装置使该类机器人靠其下肢的双脚移动，从而使ZMP到达目标位置，所述装置包括：

(a)为了实现一种所需的动作而选择脚活动、躯干活动和上肢活动及腰的姿态和高度的设备；

(b)根据所述设备(a)所选择的脚的活动选择ZMP轨迹的设备；

(c)获得腰活动解，以平衡通过所述设备(b)所选择的ZMP上的转矩的设备；

(d)根据获得腰的活动解实现腰活动的设备。

3．一种用于控制机器人的步行控制装置，这类机器人至少具有下肢、躯干和腰，这种装置使它能够靠其下肢的双脚移动而使ZMP能到达目标位置，所述装置包括：

(A)为了实现一所需的动作而选择脚活动、躯干活动和上肢活动及腰的姿态和高度的设备；

(B)根据所述设备(A)所选择的脚的活动选择ZMP轨迹的设备；

(C)获得腰活动近似解，以平衡用非精确模型通过所述设备(B)所选择的ZMP上的转矩的设备；

(D)获得腰活动近似解，以平衡用非精确模型通过所述设备(B)所选择的ZMP上的转矩的设备；

(E)在所述设备(C)中获得的近似解和所述设备(D)中获得的近似解之间的差小于一预先设定的容许值时，最终确定腰活动解的设备；

(F)在所述设备(C)中获得的近似解和所述设备(D)中获得的近似解之间的差不小于一预先设定的容许值时，修改非精确模型的ZMP上的转矩，并将该修改值输入至所述设备(C)中的设备；

(G)根据获得的腰活动解而实现腰活动的设备。

4．如权利要求3所述的步行控制装置，其中所述非精确模型是机器人的线性和／或不干扰多质点近似模型；并且

精确模型是刚体模型或多质点系统的非线性和／或干扰近似模型。

5．如权利要求3所述的步行控制装置，还包括：

(C＇)在躯干的选择活动和上肢的选择活动通过所述用非精确模型获得腰活动的近似解的设备(C)获得的近似解不能实现时，重选／修改躯干活动的模式和上肢活动的模式的设备。

6．如权利要求3所述的步行控制装置，其中所述通过非精确模型获得腰活动的近似解的设备(C)是通过解由脚、躯干和上肢活动产生所选择ZMP上的转矩和腰水平面活动产生所选择ZMP上的转矩的平衡方程获得腰活动的近似解的设备。

7．如权利要求3所述的步行控制装置，其中所述通过非精确模型获得腰活动的近似解的设备(C)是用计算的频率函数代替时间函数的设备。

8．如权利要求3所述的步行控制装置，其中所述通过非精确模型获得腰活动的近似解的设备(C)是通过将傅里叶级数展开用于由脚、躯干和上肢活动产生所选择ZMP上的转矩，还用于腰的水平面轨迹来计算确定腰水平面轨迹的傅里叶系数，并且另外通过应用逆傅里叶级数展开式获得腰活动的近似解的设备。

9．一种用于控制机器人的步行控制装置，这类机器人具有设置了许多关节以表达上半身动作的上半身，和至少具有腿关节以实现步行动作的下半身，适于稳定行走的下半身的步态根据上半身的步态确定。

10．一种用于控制至少具有下肢、躯干和腰，并适于双足行走的机器人的步行控制方法；

所述方法适于通过从任意选择的脚移动模式、ZMP轨迹、躯干移动模式和上肢的移动模式得到腰的移动模式而获得整个身体行走的移动模式。

11．一种用于控制机器人的步行控制方法，这类机器人至少具有下肢、躯干和腰，这种方法使它能够靠其下肢的双脚移动而使ZMP到达目标位置，所述方法包括：

(a)为了实现一种所需的动作而选择脚活动、躯干活动和上肢活动及腰的姿态和高度的步骤；

(b)根据所述步骤(a)所选择的脚的活动选择ZMP轨迹的步骤；

(c)获得腰活动解以平衡通过所述步骤(b)所选择的ZMP上的转矩的步骤；

(d)根据获得的腰活动解，实现腰活动的步骤。