[发明专利]四足机器人着地足力分配方法、装置、终端及计算机可读存储介质

权利要求书

1.一种四足机器人着地足力分配方法，其特征在于，包括：

于同一笛卡尔坐标系中建立机身的虚拟模型与各足端的阻抗模型；

基于力/力矩平衡关系确定所述虚拟模型与所述阻抗模型之间的刚度映射关系；

引入摩擦锥约束与内力平衡约束以确定着地足力的X/Y/Z轴向分量之间的线性关系，X轴向为机器人的进退方向，Y轴向为机器人的横移方向，Z轴向为铅垂方向；

获取机身于笛卡尔坐标系中的当前位姿，并计算其与期望位姿之间的偏差值，根据所述偏差值确定所述机身的虚拟力-虚拟力矩；

基于牛顿-欧拉方程，根据所述刚度映射关系、所述着地足力的X/Y/Z轴向分量之间的线性关系、所述机身的虚拟力-虚拟力矩计算各支撑足的着地足力的X/Y/Z轴向分量；

其中，所述“于同一笛卡尔坐标系中建立机身的虚拟模型与各足端的阻抗模型”包括：于机身的质心建立笛卡尔坐标系；于机身的质心施加分别沿X周向、Y周向及Z轴向的虚拟弹簧-阻尼元件，从而建立机身的虚拟模型；将着地足端简化为支撑点，并于所述支撑点施加沿X轴向、Y轴向、Z轴向的虚拟弹簧-阻尼元件，从而建立各足端的阻抗模型；

所述“引入摩擦锥约束与内力平衡约束以确定着地足力的X/Y/Z轴向分量之间的线性关系”包括：于各着地足端引入X/Y/Z三维摩擦约束作为防滑边界条件；根据机器人步态特性将所述三维摩擦约束简化为X-Z平面摩擦约束，以确定着地足力的X轴向分量与Z轴向分量之间的线性关系；根据内力平衡约束建立Y轴向力平衡方程，据之确定各着地足力的Y轴向分量之间的线性关系；

所述“基于牛顿-欧拉方程，根据所述刚度映射关系、所述着地足力的X/Y/Z轴向分量之间的线性关系、所述机身的虚拟力-虚拟力矩计算各支撑足的着地足力的X/Y/Z轴向分量”包括：

基于牛顿欧拉方程、刚度映射关系及机身的虚拟力-虚拟力矩，得到方程，具体为，

其中，、、、、、、为未知量，系数矩阵A≠0，上述未知量具有唯一解，得到各未知量的解析解，求得四足机器人各足端的着地足力的Y轴向分量；

、与之间具有以下关系，，求得四足机器人各足端的着地足力的Z轴向分量；

根据着地足力的X轴向分量与Z轴向分量之间的线性关系，求得四足机器人各足端的着地足力的X轴向分量。

2.根据权利要求1所述的四足机器人着地足力分配方法，其特征在于，所述刚度映射关系为：

n-机器人的足数；

-机身沿X/Y周向的角刚度及沿Z轴向的线刚度；

-第i足端沿Z轴向的线刚度；

-第i足端的步态参数，着地则为1，否则为0；

-第i足端的X/Y坐标；

-机身质心的X/Y坐标。

3.根据权利要求1所述的四足机器人着地足力分配方法，其特征在于，所述机身于笛卡尔坐标系中的当前位姿包括机身的俯仰角、横滚角及沿Z轴向的高度值。