[发明专利]一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法

权利要求书

1.一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法，其特征在于，包括姿态柔顺控制和高度柔顺控制，所述姿态柔顺控制的方法是：获取机器人上身相对于脚的角度θ，根据腿部的弹性阻尼模型计算出目标力矩τ_ref，通过导纳控制，调节踝关节转动角度Δq_ankle来补偿真实测得的力矩τ_measure与τ_ref的偏差，跟踪目标力矩τ_ref，实现了姿态柔顺控制；

所述高度柔顺控制的方法是：获取上身相对于支撑脚的高度，计算目标竖直方向力再计算出力传感器对小腿实际作用力通过导纳控制，控制在每个控制周期内调整质心高度指令ΔH，并使质心高度回到目标高度H_ref。

2.根据权利要求1所述的一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法，其特征在于，所述腿部的弹性阻尼模型表示：

其中，K是弹簧阻尼子模型中的弹簧刚度，D是弹簧阻尼子模型中的阻尼系数，Mg为重力补偿量，x_ref是质心的位置，x_foot是脚踝的目标位置；θ_ref为质心与脚踝的连线R与脚底板的目标夹角，为对夹角θ的一阶求导，是对θ_ref的一阶求导。

3.根据权利要求2所述的一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法，其特征在于，调整踝关节转动角度来补偿真实测得的力矩τ_measure与τ_ref的偏差的方法为：其中，t为时间。

4.根据权利要求1所述的一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法，其特征在于，计算所述目标竖直方向力的方法为：

其中，K₂表示虚拟弹簧的刚度，D₂表示虚拟阻尼器的阻尼系数，Mg为重力补偿量，为竖直方向质心运动速度，H_real为实际高度，H_ref为目标高度。

5.根据权利要求1所述的一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法，其特征在于，力传感器对小腿目标作用力的计算方法为：

其中，为脚掌与水平面的夹角，为力传感器坐标系下x方向作用力，为力传感器坐标系下z方向作用力。

6.根据权利要求1或5所述的一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法。其特征在于，调整质心高度指令ΔH的方法为：

其中，H_real为实际高度，H_ref为目标高度，为竖直方向质心运动速度，t为时间，为目标高度H_ref竖直方向质心运动速度。