[发明专利]步行机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种步行机器人，所述步行机器人设置有两条腿和设置在所述两条腿上的两只脚，所述步行机器人包括：

多个关节单元，设置在所述两条腿中的每条腿上；

位置轨迹产生单元，所述位置轨迹产生单元被配置成产生基于两条腿的有限状态机FSM控制方法的状态设置的每个关节单元的位置轨迹；

地面角计算单元，被配置成计算由地面和两只脚形成的地面角；

补偿值计算单元，被配置成通过利用计算的地面角来计算每个关节单元的补偿值；

目标轨迹产生单元，被配置成通过利用计算的每个关节单元的补偿值和产生的每个关节单元的位置轨迹来产生每个关节单元的目标轨迹；

目标扭矩计算单元，被配置成计算每个关节单元的目标扭矩以追踪产生的目标轨迹；和

伺服控制单元，被配置成通过将计算的目标扭矩传输到每个关节单元来控制步行机器人的步行。

2.根据权利要求1所述的步行机器人，其中，所述多个关节单元包括设置在所述两条腿中的每条腿上的髋关节、膝关节和踝关节。

3.根据权利要求2所述的步行机器人，所述步行机器人还包括：

力/扭矩传感器，安装在所述步行机器人的脚和踝关节之间并被配置成检测两只脚是否与地面接触，

其中，地面角计算单元根据力/扭矩传感器检测的传感器信息确定两只脚中的哪只脚支撑在地面上，并基于支撑在地面上的那只脚计算由地面与两只脚形成的地面角。

4.根据权利要求3所述的步行机器人，其中，由地面与两只脚形成的地面角是表示两只脚在侧倾方向和俯仰方向上相对于地面的倾斜程度的角。

5.根据权利要求4所述的步行机器人，其中，地面包括不平坦的隆起型地面和下沉型地面。

6.根据权利要求5所述的步行机器人，其中，在步行于隆起型地面或下沉型地面的过程中，补偿值计算单元通过利用在侧倾方向和俯仰方向上表示的地面角来计算髋关节、膝关节和踝关节的补偿值。

7.根据权利要求6所述的步行机器人，其中，目标轨迹产生单元通过将计算的每个关节单元的补偿值加到产生的每个关节单元的位置轨迹来产生每个关节单元的目标轨迹。

8.根据权利要求7所述的步行机器人，其中，位置轨迹产生单元产生设置在所述两条腿中的每条腿上的髋关节、膝关节和踝关节的位置轨迹，以执行预定水平步行。

9.根据权利要求7所述的步行机器人，其中，在步行于隆起型地面或下沉型地面的过程中，目标轨迹产生单元通过使用髋关节、膝关节和踝关节的补偿值来产生髋关节、膝关节和踝关节的目标轨迹。

10.一种控制步行机器人的方法，所述步行机器人设置有两条腿和设置在所述两条腿上的两只脚，所述方法包括以下步骤：

产生基于两条腿的有限状态机FSM控制方法的状态设置的每个关节单元的位置轨迹；

在步行期间，基于从步行机器人的传感器检测的传感器信息计算由地面和所述两只脚形成的地面角；

通过利用计算的地面角来计算设置在所述两条腿中的每条腿上的每个关节单元的补偿值；

通过利用计算的每个关节单元的补偿值和产生的每个关节单元的位置轨迹来产生每个关节单元的目标轨迹；

计算追踪产生的目标轨迹的每个关节单元的目标扭矩；

通过将计算的目标扭矩传输到每个关节单元来控制步行机器人的步行。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，由地面与两只脚形成的地面角是表示两只脚相对于地面的倾斜程度的角。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，地面角的计算包括：

确定两只脚中的哪只脚支撑在地面上，并基于支撑在地面上的那只脚在侧倾方向和俯仰方向上计算由地面和两只脚形成的角。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，地面包括不平坦的隆起型地面和下沉型地面。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，每个关节单元的补偿值的计算包括：在步行于隆起型地面或下沉型地面的过程中，通过利用在侧倾方向和俯仰方向上表示的地面角来计算设置在所述两条腿中的每条腿上的髋关节、膝关节和踝关节的补偿值。