[发明专利]仿人机器人的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体讲是一种仿人机器人的控制方法。

背景技术

基于ZMP(Zero Moment Point)的步行模式生成首先由Vukobratovic和Stepanenko在1972年发表的论文中提出，后来高西(Takanishi)等人变换目标ZMP模式，通过快速傅里叶变换(FFT)在频率域内求解方程，再利用快速傅里叶变换的逆变换得到质心的轨迹，从而提出了一种实用的控制方法，基于这种控制方法设计的步行模式生成器在仿人机器人HRP项目的早期阶段起了重要作用，但是他们的控制方法由于需要较长的计算时间，导致实时性差、工程实用性弱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点，提供一种实时性高、工程实用性强的仿人机器人的控制方法。

本发明的技术方案是，提供一种仿人机器人的控制方法，由以下步骤实现：

(1)建立仿人机器人的桌子-小车数学模型，并将该数学模型简化为系统状态方程；

(2)选定基函数：当设定值在被控区间里变化量小于或者等于阈值a时，以阶跃函数为基函数；当设定值在被控区间里变化量大于阈值b时，以阶跃函数和斜坡函数复合而来的函数为基函数；

(3)由仿人机器人的传感器按采样周期采样并计算仿人机器人的实际ZMP，记该实际ZMP的位置为p；

(4)在每个采样周期都将p与步骤(1)中所述系统状态方程输出的p_m进行比较，得到误差，记该误差为e，由表达式e＝p-p_m确定，并进行模型反馈校正，最终使e趋向于零；

(5)将反馈校正后的模型代入预测函数控制优化算法；

(6)经预测函数控制优化运算后输出控制量，记该控制量为u，所述仿人机器人根据u去控制仿人机器人的伺服驱动器；

(7)重复步骤(3)～(7)，得到每个采样周期的实际控制量，同时根据实际控制量实时控制所述仿人机器人的运动。

采用上述方法后，本发明与现有技术相比，具有以下显著优点及有益效果：因为本发明仿人机器人的控制方法采用了计算时间短、计算简单的预测函数控制，计入了被控系统输入、输出前景的影响，所以本发明仿人机器人的控制方法具有实时性高、工程实用性强的优点。

附图说明

附图是本发明仿人机器人的控制方法的控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一般仿人机器人的步行模式生成器包括测力传感器、PFC控制器和伺服驱动器，本发明仿人机器人的控制方法需要调用这些现有的硬件。

所述PFC控制器内置有预测函数控制优化算法软件，所述预测函数控制优化算法为现有技术，本发明仿人机器人的控制方法的控制过程如下：

(1)建立仿人机器人的桌子-小车数学模型，并将该数学模型简化为系统状态方程，一般仿人机器人的步行模式生成可以简化为以下数学模型：