[发明专利]一种四足机器人动态跨越凹障碍方法

说明书

本发明公开了一种四足机器人动态跨越凹障碍方法，属于机器人运动控制技术领域。该方法的实现步骤如下：首先针对机器人面对凹障碍的落足安全区域检测，其次对摆动腿轨迹进行重规划，最后利用地形姿态角度作为输入建立机器人动态跨越凹障碍稳定控制器。本发明通过建立机器人动态越障稳定控制器实现对凹障碍物的跨越，提高四足机器人对复杂障碍路面的行走效率。

技术领域

本发明涉及机器人运动控制技术领域，尤其是一种四足机器人动态跨越凹障碍物方法。

背景技术

四足机器人相比于传统的轮式、履带式车辆，可通过选择离散的摆动腿落足点，因此可适应高原、山地等复杂的地形，目前，四足机器人主要集中在基于自身传感的本体控制，摆动腿的跨步幅度根据人工遥控的速度进行设定，因此，对于大跨度的凹障碍物：1)依靠操控员遥控机器人选择绕行；2)利用操控员对凹障碍物的尺寸判断进行人为调整摆动腿摆动轨迹，跨越凹障碍物。前者可成功避开凹障碍物，但是效率较低；后者可能由于操控人员对凹障碍物判断的不准确导致机器人陷入凹障碍物中，甚至发生倾覆的危险。部分高校及研究机构虽开展了机器人自主行走方面的研究，主要集中在人员跟随等本体自主行为方面，对局部的落足自主规划研究较为欠缺。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种四足机器人动态跨越凹障碍方法，通过建立机器人动态越障稳定控制器实现对凹障碍物的跨越，提高四足机器人对复杂障碍路面的行走效率。

一种四足机器人动态跨越凹障碍方法，该方法的实现步骤如下：

步骤一，针对机器人面对凹障碍的落足安全区域检测；

步骤二，对摆动腿轨迹进行重规划；

步骤三，建立机器人动态跨越凹障碍稳定控制器。

进一步地，所述步骤一的具体实现过程如下：

步骤1：采用多传感器融合建立落足区域的高程图，获取落足区域的高程信息；

步骤2：计算落足区域的地形起伏信息；

步骤3：设定地形起伏信息阈值，并与当前的起伏信息进行比较；

步骤4：设定地形高程信息阈值，并与当前的高程信息进行比较，当前起伏信息小于起伏信息设定阈值且当前高程信息大于高程信息设定阈值时，认为落足安全区域，反之为危险区域。

进一步地，所述步骤二的具体实现过程如下：

步骤1：根据实际障碍物尺寸信息建立虚拟障碍物。

步骤2：根据虚拟障碍物角点、落足点重新规划三次样条轨迹曲线。

进一步地，所述步骤三的具体实现过程如下：

步骤1：建立机身虚拟伺服控制器，并通过目标优化方法分配到足部。

步骤2：建立底层柔顺伺服控制器。

有益效果：

1、本发明采用地形起伏信息与高程信息能够有效判断跨越凹障碍落足的安全性。

2、本发明根据虚拟凹障碍物的位置重新规划落足点，能够有效跨越凹障碍物，采用spline算法规划摆动轨迹，平稳可靠。

3、本发明采用虚拟伺服与底层柔顺控制方法，可提高机器人动态跨越凹障碍的稳定性与柔顺性。

4、本发明可实现四足机器人在复杂环境下的动态自主适应，提高四足机器人在凹障碍路面下的行走效率。

附图说明

图1是四足机器人动态跨越凹障碍方法实现的步骤流程图；

图2是四足机器人落足点安全区域检测示意图；