[发明专利]一种六足机器人运动控制算法

权利要求书

1.一种六足机器人运动控制算法，其特征包括以下步骤：

步骤1，根据机器人结构外观，结合坐标系建立方法，建S立机体坐标系；

步骤2，对单步行腿进行坐标系的建立；

步骤3，落脚点选择，即处于支撑态行走时，各腿足端距跟关节在运动方向投影的距离D。根据机器人自身参数及运动参数确定一个合适的距离，该距离一旦确定，则机器人前进或后退时，各腿足端与跟关节的距离在前进或后退方向上的投影为该定值；

步骤4，机体运动时逆运动学解，利用坐标变换建立六足机器人每个关节自由度坐标系与机器人机体坐标系的对应关系，利用机体逆运动学计算出机器人各关节角度大小；

步骤5，步态选择。六足机器人的运动步态包括三足步态，四足步态，五足步态和六足步态，由于三足步态能满足稳定性要求，且机器人运动速度相比其它步态最快，因此一般选择三足步态控制机器人运动。

2.根据权利要求1所述的六足机器人运动控制算法，其特征在于，步骤1，2中，六足机器人自身参数包括机器人整体结构参数，单步行腿各关节连杆长度，关节旋转方向，腿的自由度。

3.根据权利要求1所述的六足机器人运动控制算法，其特征在于，步骤3中，根据机器人关节长度及角度变化范围给出该距离的大致变化范围，利用仿真方法，给出机器人各腿在运动期间抬起、前伸、下落、爬行的逆运动学曲线，曲线平滑，具有对称性，则表明该距离合适。

4.根据权利要求1所述的六足机器人运动控制算法，其特征在于，步骤4中，根据步骤3确定的平行间距及机器人结构参数，确定各腿在机体坐标系下的(x，y，z)坐标。由于算法中加入了平行间距，所以对于前进后退动作来说，只需要(x，z)坐标随足端位置变化，y坐标保持不变。运动过程中逆运动学的求解过程具体如下：

首先建立机体坐标系，作为各腿运动的中心点，Xb为机体前进方向，Yb为机体左移方向，Zb垂直平面向上；

其次建立单腿坐标系，根据机器人各腿简化模型，利用D-H法则建立单腿坐标系，足端轨迹用足端在坐标系YbOXb下的坐标(x，y，z)来表示；

最后，关节角度计算，根据机器人足端坐标，将三维平面按照一定的投影方向投影到平面上，将关节角度的求解转化为求几何图形的角度问题，具体过程如下：

跟关节角度求解：将机器人投影到XbOYb平面上，则跟关节转角

髋关节转角计算：如图6所示，将机器人投影到ZbOYb平面上，由余弦定理

所以髋关节角度

式中b的大小由行走时支撑腿足端与跟关节在前进方向上所形成的两条平行线间的距离D来决定，当θ₁变化时，bcosθ₁＝D

膝关节角度计算：如图6所示

θ₃＝π-θ₄ (6) 。

5.根据权利要求1所述的六足机器人运动控制算法，其特征在于，步骤5中，三角步态即将机器人6条腿分为两组，1,3,5为一组，2,4,6为一组，将动作进行分解，运动时每组腿同时抬起、前伸、下落、爬行，且保证该组腿动作时，另一组腿保持不动。根据各腿在机体坐标系下的位置进行相应的坐标变化。对于前进后退动作来说，只需要(x，z)坐标随足端位置变化，y坐标保持不变；对于左移右移动作来说，只需要(y，z)坐标随足端位置变化，x坐标保持不变，实现机器人运动。