[发明专利]基于地形模糊自适应的四足机器人静步态规划方法

权利要求书

1.一种基于地形模糊自适应的四足机器人静步态规划方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)根据机器人落足位置信息计算躯干俯仰角，实现机器人躯干随地形变化的自适应调整，提高摆动足跨越障碍物的能力；

(2)根据非连续静步态的特点及机器人稳定性的需求，规划躯干运动轨迹，保证机器人在接下来迈步阶段的稳定性；

(3)利用机器人两只前足触地时间对所行走地形的复杂度进行估计，并基于模糊算法，实现对躯干运动轨迹规划中的参数进行自主调整，提高机器人的地形适应性；

(4)完成一个完整的步态周期后，转到步骤(1)，重复整个过程；

所述步骤(2)中规划躯干运动轨迹的过程是：

将按迈步顺序接下来要摆动的后足记为NSF，记此足的期望落足点为DF，与NSF位于躯干同侧的前足记为IFF，记与NSF位于躯干不同侧的两只足中的前足与后足分别为CFF与CHF；假设这四只足的投影在{^PO}中的坐标分别为P_NSF(^Px_NSF，^Py_NSF),P_IFF(^Px_IFF，^Py_IFF),P_CFF(^Px_CFF，^Py_CFF),P_CHF(^Px_CHF，^Py_CHF),NSF期望落足点DF投影在坐标系{^PO}中的坐标为P_DF(^Px_DF，^Py_DF)；记两条直线L_DF-CFF与L_IFF-CHF的交点为P_I(^Px_I,^Py_I)，在双支撑三角形△P_IP_CFFP_CHF内，考虑最小稳定裕度S_min在内的稳定区域为△_SDST，并记稳定区域△_SDST内离重心调整的起点(坐标系{^PO}的原点)最近的点为P_N(^Px_N，^Py_N)，根据各支撑足投影的坐标，得到点P_N的坐标为：

其中，

记P_D(^Px_D，^Py_D)为△_SDST的一个顶点，当以P_D为重心调整的目标时，机器人能够以最小的侧移量，满足其在接下来迈步过程中的稳定性；

记两条直线L_DF-CFF与L_IFF-CHF的交点为P_I(^Px_I,^Py_I),P_I在坐标系{^PO}的坐标值为：

根据双支撑三角形△P_I P_CFFP_CHF各顶点的坐标，得到其内心P_C(^Px_C,^Py_C)为：

其中，

根据点P_C与P_I的坐标，得到点P_D的坐标值为：

其中，

定义与分别为由点^PO指向点P_N和点P_D的向量，为其和向量；

在向量上满足下式的点确定为重心调整的目标点：

根据上式，得到P_T的坐标值为：

根据确定的重心调整目标点的坐标，给出重心移动的轨迹方程为：

其中，T_FFSP为四足机器人的四足支撑阶段中躯干的规划运动时间。