[发明专利]仿人机器人及其步行控制方法

权利要求书

1.一种仿人机器人，包括：

机器人关节单元，包括在机器人步行过程中可活动的关节，电机安装到机器人关节单元的每个关节；

传感器单元，测量机器人的落地信息和姿势信息；

关节位置轨迹创建单元，利用机器人的落地信息和姿势信息来创建每个关节的关节位置轨迹；

关节位置轨迹补偿值计算单元，计算关节位置轨迹补偿值，以对每个关节的关节位置轨迹进行补偿；

关节扭矩计算单元，利用关节位置轨迹补偿值对每个关节的关节位置轨迹进行补偿，并根据每个关节的补偿后的关节位置轨迹来计算每个关节的关节扭矩；

关节扭矩补偿值计算单元，计算关节扭矩补偿值，以对每个关节的关节扭矩进行补偿；

关节扭矩伺服控制单元，利用关节扭矩补偿值对每个关节的关节扭矩进行补偿、计算电机电流以跟踪每个关节的补偿后的关节扭矩并根据计算出来的电机电流对电机的扭矩进行伺服控制。

2.根据权利要求1所述的仿人机器人，其中，所述传感器单元包括：多轴力和力矩传感器，用于测量机器人的落地状态；姿势传感器，用于测量机器人的姿势。

3.根据权利要求1所述的仿人机器人，其中，所述关节位置轨迹创建单元包括：多个状态机，在仿人机器人的左脚或右脚落地时交替地进行操作；关节位置轨迹计算器，根据所述多个状态机之间的切换情况来确定左脚或右脚的落地状态，从而计算每个关节的关节位置轨迹。

4.根据权利要求1所述的仿人机器人，其中：

关节扭矩计算单元包括第一位置运算器、第二位置运算器、第三位置运算器、比例增益控制器以及微分增益控制器，所述关节扭矩计算单元计算由等式1所表示的每个关节的关节扭矩τ_d，

等式1

τd=kp(θd-θ)+kd(θ·d-θ·)+τff]]>

第一位置运算器将通过关节位置轨迹θ_d减去从电机反馈的关节当前位置θ所获得的减值θ_d-θ输出到比例增益控制器，

比例增益控制器将通过以比例增益k_p乘减值θ_d-θ所获得的乘值k_p(θ_d-θ)输出到第二位置运算器，

第三位置运算器将通过由微分得到的关节位置轨迹减去由微分得到的关节当前位置所获得的减值输出到微分增益控制器，

微分增益控制器将通过以微分增益k_d乘减值所获得的乘值输出到第二位置运算器，

第二位置运算器将利用逆向动力学预先计算出来的前馈参数τ_ff加到乘值k_p(θ_d-θ)和从而输出每个关节的关节扭矩τ_d。

5.根据权利要求4所述的仿人机器人，其中，所述传感器单元还包括编码器，所述编码器安装到电机，用于测量关节当前位置θ。

6.根据权利要求1所述的仿人机器人，其中，所述关节扭矩伺服控制单元包括电机控制器以及用于测量电机的扭矩的扭矩传感器，当通过扭矩传感器测得的关节扭矩值被反馈到电机控制器时，电机控制器控制将被驱动的电机，使得该电机跟踪每个关节的关节扭矩。