[发明专利]降低液压驱动六足机器人功率和流量消耗的运动规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及足式机器人运动规划领域，具体涉及一种降低液压驱动六足机器人功率和流量消耗的运动规划方法。

背景技术

机器人应用正在向移动作业发展。地面移动方式主要有轮式、足式、履带式、蠕动式和震动式等。六足步行具有稳定性好、承载能力高、地形适应性强等优势，是复杂作业环境下的最佳选择，具有广阔的应用前景。目前足式机器人大多采用电机作为运动驱动源，但受电机输出力矩限制而无法承受较大负载，实际应用价值有限。液压驱动功率密度比高、输出力矩大，使足式机器人的高承载能力成为可能，同时具有响应快、跟踪能力强等优势，已成为足式机器人的发展趋势。

野外移动作业要求液压足式机器人必须自身携带动力源，并具有较高的续航能力，因此，功率和流量消耗在液压六足机器人研究及走向实用化过程中始终是一个重要问题，对于高速高承载的液压六足机器人而言更为突出。如何有效的降低系统的功率和流量需求是液压驱动足式机器人面临的焦点问题，但目前该方面的研究较少，而与这些问题密切相关的就是足端轨迹规划和行走步态。

通常采用初等函数进行足端轨迹规划，如一次函数、正弦函数、摆线、抛物线等，不可避免地造成加速度突变的现象，进而影响机器人行走过程中的稳定性。多项式插值的方法能满足轨迹一阶、二阶可导和连续，但由于采样过多，会造成多项式插值阶次过高，并因此而导致震荡。因此，目前迫切需要一种运动规划方法来降低液压驱动六足机器人的功率和流量消耗。

发明内容

本发明的目的在于针对六足机器人采用现有运动规划方法导致六足机器人的功率和流量需求过大的问题，提供了一种降低液压驱动六足机器人功率和流量消耗的运动规划方法。

本发明为解决上述问题，采取的技术方案是：

本发明的降低液压驱动六足机器人功率和流量消耗的运动规划方法，所述的运动规划方法包括如下步骤：

步骤一；根据六足机器人的运动目标，确定足端在六足机器人六足机器人机体前进方 向的位置约束和速度约束；

步骤二；根据六足机器人的运动要求和步骤一确定的约束条件，规划足端在支撑相的运动轨迹；

步骤三；根据六足机器人的运动要求和步骤一确定的约束条件，规划足端在摆动相的运动轨迹。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

1、本发明提出了一种六足机器人足端轨迹规划方法，实现了六足机器人机体的连续平稳运动，消除了采用现有方法时存在的六足机器人机体不断加速与减速的现象，系统峰值功率较正弦函数规划方法降低了39％。

2、本发明提出的轨迹规划方法，系统峰值流量较正弦函数规划方法降低了12％。

3、基于上述两条有益效果，本发明可降低六足机器人的功率和流量配置，减小驱动器的体积和重量，进而降低整个六足机器人的体积和重量，提高六足机器人的能量利用率。

附图说明

图1是本发明的一种降低液压驱动六足机器人功率和流量消耗的运动规划方法应用的液压驱动六足机器人的结构示意图；

图2是六足机器人单腿运动过程示意图；

图3是六足机器人足端y方向的坐标曲线图，图中：A点是摆动相的起始点，B点是摆动相向支撑相的切换点，C点是支撑相向摆动相的切换点，D点是摆动相向支撑相的切换点，E点是支撑相的结束点；

图4是本发明规划的六足机器人足端轨迹曲线图；

图5是本发明得到的六足机器人机体重心在前进方向的位移和速度曲线图，图中：实线表示六足机器人机体的位移，虚线表示六足机器人机体的速度；

图6是本发明规划方法与正弦函数规划方法系统功率的对比曲线图，图中：实线表示本发明规划方法的系统功率曲线，虚线表示正弦函数规划方法的系统功率曲线；

图7是本发明规划方法与正弦函数规划方法系统流量的对比曲线图，图中：实线表示本发明规划方法的系统流量曲线，虚线表示正弦函数规划方法的系统流量曲线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

结合图1，其为本发明所应用的液压驱动六足机器人，包括六足机器人机体1和六条相互独立的步行腿2。

针对上述的液压驱动六足机器人，本发明提供了一种降低液压驱动六足机器人功率和流量消耗的运动规划方法，包括以下步骤：

步骤一：根据六足机器人的运动目标，确定足端在六足机器人机体1前进方向的位置约束和速度约束，以实现六足机器人机体1的连续平稳运动；