[发明专利]一种单腿机器人恒力补偿能量方法

说明书

本发明涉及单腿机器人技术领域，更具体地，涉及一种单腿机器人恒力补偿能量方法，包括：S1.建立单腿机器人模型；S2.根据所述单腿机器人模型的运动行为，建立质量弹性倒立模型；S3.通过模拟所述单腿机器人模型的运动状态，将所述质量弹性倒立模型的运动状态分为腾空阶段与着地阶段；S4.使所述质量弹性倒立模型以自由落体的方式朝向地面落下，所述质量弹性倒立模型从腾空阶段运动至着地阶段；S5.在进入着地阶段的瞬间对所述质量弹性倒立模型施加恒力；S6.分析所述质量弹性倒立模型在运动期间的能量转化以及能量损失。本发明能够便于开展有关单腿机器人恒力补偿的实验，提高单腿机器人稳定运动的目的。

技术领域

本发明涉及单腿机器人技术领域，更具体地，涉及一种单腿机器人恒力补偿能量方法。

背景技术

在单腿机器人的能量研究中，以往的研究工作大多忽略了阻尼的作用。然而，在单腿机器人的实际系统中，会产生多种能量的消耗方式，如驱动阻尼、关节摩擦阻尼、机器人足部与地面碰撞等。为了能够准确地补偿单腿机器人的系统能量，在研究中将不能忽略机器人系统中存在的机器人与地面碰撞而损失能量的问题。一些学者在研究时也考虑了单腿机器人能量补偿的方法，但常用的方法是在系统中加入一定的能量，但该种方法仅能够满足单腿机器人在平坦地面上稳定运动的情形，但是并不能够满足单腿机器人在没有固定约束且处于动态运动过程中的情形。

发明内容

本发明的目的在于克服目前没有应用于单腿机器人在地形不平稳的条件下运动时的能量补偿方法的不足，提供一种单腿机器人恒力补偿能量方法，能够便于开展有关单腿机器人恒力补偿的实验，提高单腿机器人稳定运动的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种单腿机器人恒力补偿能量方法，包括以下步骤：

S1.建立单腿机器人模型；

S2.在步骤S1之后，根据所述单腿机器人模型的运动行为，建立质量弹性倒立模型；

S3.在步骤S2之后，通过模拟所述单腿机器人模型的运动状态，将所述质量弹性倒立模型的运动状态分为腾空阶段与着地阶段；

S4.在步骤S3之后，使所述质量弹性倒立模型以自由落体的方式朝向地面落下，所述质量弹性倒立模型从腾空阶段运动至着地阶段；

S5.在步骤S4之后，在进入着地阶段的瞬间对所述质量弹性倒立模型施加恒力；

S6.在步骤S5之后，分析所述质量弹性倒立模型在运动期间的能量转化以及能量损失。

本发明为一种单腿机器人恒力补偿能量方法，通过单腿机器人的腿足式生物结构形态组成，建立单腿机器人模型，将单腿机器人简化；再根据单腿机器人模型的运动行为来建立质量弹性倒立模型，将单腿机器人进一步简化，能够便于研究其运动过程中的能量变化。

优选地，在步骤S1中，所述单腿机器人模型包括躯干、腿部、足部，所述腿部的一端与躯干转动连接，另一端通过弹性件与足部连接。

优选地，所述弹性件为弹簧阻尼器。

优选地，所述腿部与躯干通过转动关节连接。

优选地，在步骤S2中，所述质量弹性倒立模型包括第一质量块和第二质量块，所述第一质量块与第二质量块弹性连接。

优选地，所述第一质量块与第二质量块通过弹簧连接。

优选地，在步骤S5中，施加的恒力的方向与所述质量弹性倒立模型自由落体的方向一致。

优选地，在步骤S6中，具有如下动力学表达式：