[发明专利]一种舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人优化设计方法，具体涉及一种舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法，属于智能电子产品技术领域。

背景技术

随着我国科学的快速发展以及资源的日渐匮乏，面向海洋的开发已经成为我国21世纪最重要的方向，面对水下极端、复杂的环境，大深度、大范围和高危险的资源考察和开发任务，水下机器人受到广泛关注，现有技术中四足机器人，每条腿拥有4个自由度，由舵机驱动，该机器人在控制方面存在以下几个问题：与小型爬行仿生机器人不同，该机器人需要在水下极端环境中工作，并带有一定负载，需要较大的驱动力；为了对抗海浪等外界干扰，机器人的整体设计重量较大；在实际工作过程中，机器人可能在重力方向上爬行，故机器人自重是一个重要的负载，这要求机器人腿部足够强壮，不能像传统仿生机器人一样，将重量集中在机身，为了减小水下足式爬壁机器人步态控制误差，提出一种舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提出了一种舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法，有效地减小轨迹跟随误差，使舵机可以较好地跟随理想曲线，从而验证了该方法的可行性；在负载较大或负载对舵机运行产生一定影响时，可以利用该方法有效地消除误差。

（二）技术方案

本发明的舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法，包括以下步骤：

第一步：建立机器人单腿运动模型，正确推导运动学正逆解；

第二步：通过足底位置反算出各个关节的理论输入角度，通过完成运动学仿真，得到不同步态下，机器人足底运动轨迹以及各个关节理论输入角度的曲线；

第三步：进行试验，通过试验发现，由于回程差、重力等因素造成的滞环和饱和相结合的非线性环节，推导出理论表达式，并通过线性回归的方法得到参数；

第四步：在控制策略中加入了前馈补偿的环节，通过足底竖直直线和抛物线运动两种轨迹，验证加入该方法后角度相对误差稳定在1%左右。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明的舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法，有效地减小轨迹跟随误差，使舵机可以较好地跟随理想曲线，从而验证了该方法的可行性；在负载较大或负载对舵机运行产生一定影响时，可以利用该方法有效地消除误差。

具体实施方式

一种舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法，包括以下步骤：

第一步：建立机器人单腿运动模型，正确推导运动学正逆解；

第二步：通过足底位置反算出各个关节的理论输入角度，通过完成运动学仿真，得到不同步态下，机器人足底运动轨迹以及各个关节理论输入角度的曲线；

第三步：进行试验，通过试验发现，由于回程差、重力等因素造成的滞环和饱和相结合的非线性环节，推导出理论表达式，并通过线性回归的方法得到参数；

第四步：在控制策略中加入了前馈补偿的环节，通过足底竖直直线和抛物线运动两种轨迹，验证加入该方法后角度相对误差稳定在1%左右。

本发明的舵机驱动的足式机器人腿部运动性能优化方法，有效地减小轨迹跟随误差，使舵机可以较好地跟随理想曲线，从而验证了该方法的可行性；在负载较大或负载对舵机运行产生一定影响时，可以利用该方法有效地消除误差。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。