[发明专利]轮腿机器人的自稳定控制方法、系统、装置

说明书

本发明属于机器人控制领域，具体涉及一种轮腿机器人的自稳定控制方法、系统、装置，旨在为了解决轮腿机器人在受到对外界干扰后能保持稳定，并能回到初始状态。本发明方法包括基于外部干扰力的大小和位置，从预先构建的控制参数表中选取控制参数；所述控制参数为预设控制模型的控制参数；获取当前髋关节、膝关节、踝关节角度信息，以及行走轮旋转角度信息和重心倾斜角度，通过所选择的控制参数下的所述控制模型，计算髋关节、膝关节、踝关节的输出力矩；基于髋关节、膝关节、踝关节的输出力矩分别对髋关节、膝关节、踝关节进行控制。本发明可以使轮腿机器人在受到外界干扰后，保持稳定状态，并能快速回到初始状态。

技术领域

本发明属于机器人控制领域，具体涉及一种轮腿机器人的自稳定控制方法、系统、装置。

背景技术

轮腿机器人是腿式机器人的研究热点课题之一。相比于仿人机器人，轮-腿机器人采用双轮代替了脚底板，虽然运动效率得到了较大提升，但自稳定性却变差了，传统的ZMP稳定法已不再适合轮腿机器人，因此对轮-腿机器人的自稳定控制器设计与实现具有非常重要的意义。本发明的自稳定控制方法可以适合轮腿式机器人在受外力干扰时保持稳定。

杭州欢乐飞机器人科技股份有限公司申请号为201711437200.3的专利公开了一种轮腿式机器人结构。浙江大学申请号为201810431400.6的专利公开了一种可变形仿生轮腿机器人及其控制方法，可实现四轮与双足的变形。

目前国内外针对轮腿机器人的自稳定控制方法的研究较少，尤其是采用优化策略获取自稳定控制器参数的方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决轮腿机器人在受到对外界干扰后能保持稳定，并能回到初始状态，本发明的第一方面提出了一种轮腿机器人的自稳定控制方法，所述轮腿机器人的腿部结构包括髋关节、膝关节、踝关节，所述踝关节处装设有行走轮，包括以下步骤：

步骤S100，基于外部干扰力的大小和位置，从预先构建的控制参数表中选取控制参数；所述控制参数为预设控制模型的控制参数；

步骤S200，获取当前髋关节、膝关节、踝关节角度信息，以及行走轮旋转角度信息和重心倾斜角度，通过所选择的控制参数下的所述控制模型，计算髋关节、膝关节、踝关节的输出力矩；

步骤S300，基于髋关节、膝关节、踝关节的输出力矩分别对髋关节、膝关节、踝关节进行控制；

所述控制模型配置为基于髋关节、膝关节、踝关节角度信息，以及行走轮旋转角度信息和重心倾斜角度，计算髋关节、膝关节、踝关节的输出力矩；所述重心倾斜角度为轮腿机器人的重心与行走轮圆心连线同竖直线的夹角。

在一些优选实施方式中，所述控制模型为