[发明专利]一种复杂地形仿人机器人自适应平衡控制方法、装置和系统

权利要求书

1.一种复杂地形仿人机器人自适应平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

建立机器人的连杆模型；

以所述连杆模型为基础，依据机器人实际关节角度值计算出相应的落脚点；

由机器人实际落脚点与规划目标点的差距对机器人关节角度值进行调整；

监测机器人运动时的质心运动轨迹，同时接收陀螺仪传感器数据，利用零力矩点判断机器人是否处于平衡状态；

当机器人处于非平衡状态时接收机器人的关节角度反馈值和陀螺仪传感器数据，利用PID平衡控制算法以及三维倒立摆模型对机器人足部运动轨迹进行优化调整；所述利用PID平衡控制算法以及三维倒立摆模型对机器人足部运动轨迹进行优化调整，包括以下步骤：通过关节传感器实时接收关节角度反馈值；利用此时的关节角度反馈值，通过基于IMU和关节角度反馈值补偿到膝关节以及基于陀螺仪传感器补偿到踝关节的平衡控制算法进行相应调整，以保持平衡状态；

引入不同运动状态建立机器人运动平衡控制系统，接收陀螺仪传感器以及惯性传感器数据信息并进行处理，使机器人自适应地进行运动过程中的平衡控制；

基于CMA-ES进化策略算法优化机器人的关节角度值及相应参数；所述基于CMA-ES进化策略算法优化机器人的关节角度值及相应参数，包括：

基于CMA-ES进化策略算法，建立不同运动条件下的任务模型；

根据自适应平衡控制系统，利用δ(0)任务模型对不同运动条件进行关节角度值及相应参数优化；所述δ(0)任务模型，用来评定一段优化过程中机器人行走的稳定状态，由一段行走过程中摔倒的次数，行走距离，行走时间和完成行走后与规划目标点的误差计算得到。

2.如权利要求1所述的一种复杂地形仿人机器人自适应平衡控制方法，其特征在于，所述由机器人实际落脚点与规划目标点的差距对机器人关节角度值进行调整，包括以下步骤：

由实际落脚点的位置推导出实际运动过程中的相应关节角度值，同时将目标落脚点相对于髋关节的位置作为输入值进行推导，求得期望达到的相应关节角度值；

将所述期望达到的相应关节角度值与实际落脚点求得的实际关节角度值之间的差值作为补偿值反馈到关节传感器，在下一运动周期对关节角度值进行补偿。

3.如权利要求1所述的一种复杂地形仿人机器人自适应平衡控制方法，其特征在于，所述不同运动状态，包括：慢走，快走，旋转，起身，坐下。

4.如权利要求1所述的一种复杂地形仿人机器人自适应平衡控制方法，其特征在于，所述使机器人自适应地进行运动过程中的平衡控制，包括：

依据机器人的加速度及角速度信息，利用角动量定理来计算机器人受到的力的大小及方向；

根据反作用零空间理论建立仿人机器人的稳定模型；

采用髋关节角度值调整策略来应对干扰力，使机器人在受到一定大小范围的外力干扰的情况下能够保持平衡，并在外力干扰消失后能够恢复原有稳定姿态。