[发明专利]四足机器人的机身姿态控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种四足机器人的机身姿态控制方法及装置，该方法包括：实时获取待控制四足机器人的机身姿态角，机身姿态角速度，各足端的位置坐标；基于各足端的位置坐标计算待控制四足机器人的足端支撑平面相对于机身平面的角度；基于角度，机身姿态角和机身姿态角速度计算待控制四足机器人的机身姿态角控制量；基于机身姿态角控制量计算待控制四足机器人的各关节目标位置，以根据各关节目标位置控制待控制四足机器人的各关节进行运动。在本发明中，能够实现待控制四足机器人的实时机身姿态控制，增强了待控制四足机器人的运动稳定性和地形适应的能力，缓解了现有的姿态调整方式实时性差，严重影响四足机器人运动稳定性的技术问题。

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其是涉及一种四足机器人的机身姿态控制方法及装置。

背景技术

理论上四足机器人能够适应人类可到达的所有地形环境且不会对地形造成明显损害，具有巨大的研究价值和市场前景。四足机器人的运动需要机身运动和四足端运动间的时间与空间的协调配合，且需要获知自身状态信息的全反馈及对周围环境和地形信息的全感知，是一个非常复杂且高要求的运动轨迹规划和实时控制过程。保持机身稳定是四足机器人运动的前提，这就需要对机器人的机身姿态进行控制。

四足机器人主要采用walk步态和trot步态进行运动，walk步态主要用于低速静步态，trot步态主要用于中高速动步态。可采用基于位置规划和控制方法或基于力矩规划和控制方法来实现此类步态。目前基于位置规划和控制的四足步态方法中，多依赖于静稳定假设，在步态规划中，当姿态角偏差较大时才加入姿态调整规划。但是，在实际的运动过程中，若基础支撑平台角度不断变化或四足机器人以爬行步态运行于复杂崎岖地形时，上述依赖于大姿态角偏差的姿态调整很难保证四足机器人的实时稳定性，使得四足机器人不断晃动甚至倾倒，导致无法正常运动。

综上所述，现有的依赖于大姿态角偏差的姿态调整方式实时性差，严重影响了四足机器人的运动稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种四足机器人的机身姿态控制方法及装置，以缓解现有的依赖于大姿态角偏差的姿态调整方式实时性差，严重影响四足机器人运动稳定性的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种四足机器人的机身姿态控制方法，包括：

实时获取待控制四足机器人的机身姿态角，机身姿态角速度，各足端的位置坐标；

基于所述各足端的位置坐标计算所述待控制四足机器人的足端支撑平面相对于机身平面的角度；

基于所述角度，所述机身姿态角和所述机身姿态角速度计算所述待控制四足机器人的机身姿态角控制量；

基于所述机身姿态角控制量计算所述待控制四足机器人的各关节目标位置，以根据所述各关节目标位置控制所述待控制四足机器人的各关节进行运动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，实时获取待控制四足机器人的机身姿态角，机身姿态角速度，各足端的位置坐标包括：

通过设置于所述待控制四足机器人上的检测设备获取所述机身姿态角，其中，所述检测设备包括以下任一种：惯性测量单元IMU，陀螺仪；

当所述检测设备为所述IMU时，通过所述IMU获取所述机身姿态角速度；

当所述检测设备为所述陀螺仪时，对所述待控制四足机器人的机身姿态角进行差分计算，得到所述机身姿态角速度；

通过正运动学对所述待控制四足机器人的各关节角进行计算，得到各足端在机身坐标系中的位置坐标，并将所述各足端在机身坐标系中的位置坐标作为所述各足端的位置坐标。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，基于所述各足端的位置坐标计算所述待控制四足机器人的足端支撑平面相对于机身平面的角度包括：