[发明专利]一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法和装置

权利要求书

1.一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法，其特征在于，包括：

将四足机器人简化成刚体模型；

根据简化后的刚体模型，利用陀螺仪数据结合足端状态计算得到身体质心的实际状态；

分三个阶段规划质心曲线，考虑实际状态和期望状态的闭环，计算出质心处需要的虚拟力和力矩；

根据得出的质心需要的虚拟力和力矩，获得支撑腿各关节力矩；

支撑腿各关节力矩经电机执行后实现跳跃动作。

2.根据权利要求1所述的一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法，其特征在于，所述实际状态包括身体质心的实际位置p(x,y,z)、实际速度实际姿态θ(r,p,y)和实际角速度

3.根据权利要求2所述的一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法，其特征在于，身体质心的实际位置p和实际速度由机器人足端位置和速度结合陀螺仪数据进行推导得出，认为机器人的足底与地面不存在相对移动。

4.根据权利要求1所述的一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法，其特征在于，所述期望状态包括身体质心的期望位置p_d(x_d,y_d,z_d)、期望速度期望姿态θ_d(r_d,p_d,y_d)和期望角速度

5.根据权利要求1所述的一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法，其特征在于，所述三个阶段具体为：

第一阶段，机器人四足着地，身体的运动轨迹简单的规划为保持姿态不变，只将身高降低到给定高度；

第二阶段，身体起始状态为第一阶段的终止状态，第二阶段的终止状态为身体有一定角度和角速度的后仰，同时具有一定的x向和z向的速度，即前双足离地，同时后双足着地；

第三阶段，起始状态为第二阶段的终止状态，第三阶段的终止状态为身体有较大的x向和z向的速度，即后双足离地，身体腾空。

6.根据权利要求1所述的一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法，其特征在于，计算出质心处需要的虚拟力和力矩，包括：

F_xyz,Torque_rpy分别为作用于质心的力和力矩，m,I分别为机器人的质量和转动惯量，p_d,p分别为质心的期望位置和实际位置，θ_d,θ,w_d,w分别为各姿态角的期望角度、实际角度、期望角速度和实际角速度，K_p,d,K_d,p,K_p,w,K_d,w均为PD控制参数。

7.根据权利要求1所述的一种四足机器人仿生跳跃动作的控制方法，其特征在于，根据所述需要的虚拟力和力矩，获得支撑腿各关节力矩，包括：

各腿的发力为F＝(F₁^T,F₂^T,F₃^T,F₄^T)^T，F_i表示第i条腿，F_i表示第i条腿，通过选择矩阵S和位置矩阵A，得到b_d＝AF的形式，通过解线性二次型方程得到各腿发力F_solution：

机器人雅可比矩阵为J，各关节力矩为τ＝J^TF_solution。