[发明专利]四足完全腾空项步态控制方法、系统及四足机器人

权利要求书

1.四足完全腾空项步态控制方法，其特征是，包括：

将四足机器人的一个步态周期的运动过程中的重心高度变化分成保持和地面接触、向下蹬地、快速抬腿至最高点、从最高点到落地四个阶段；

所述保持和地面接触阶段为腿部处于支撑相的时间段，曲线满足维持匀速运动即可；

所述向下蹬地阶段是摆动相的起始阶段，为快速抬腿做准备；

所述快速抬腿至最高点阶段是摆动相的关键时间段，需要使用最快的速度完成抬腿动作；

所述从最高点到落地阶段只要满足两段曲线间平滑过渡即可；

针对每一个阶段，初步确定足端采用的三次曲线；

获得足端轨迹曲线中关键点的位置和速度，以及两个关键点的间隔时间；

基于关键点的位置、速度及间隔时间，使用曲线拟合方法得到足端的运动曲线；

所述关键点为曲线运动起始点和曲线运动结束点；

基于足端的运动曲线计算实时足端坐标，使用运动学逆解计算得到关节角度，基于该关节角度，控制四足机器人运动，以实现四足完全腾空项步态控制。

2.如权利要求1所述的四足完全腾空项步态控制方法，其特征是，使用曲线拟合方法得到足端的运动曲线时，定义需要求解的运动曲线函数表达式，对函数进行求导，根据曲线开始和结束点的约束条件，得到方程组；

根据得到的关键点的位置、速度及间隔时间，从而求得曲线的四个参数。

3.如权利要求1所述的四足完全腾空项步态控制方法，其特征是，获得足端轨迹曲线中关键点参数之前，还包括：

定义四足机器人的步态周期，摆动相和支撑相各占步态周期的二分之一；

使用惯性坐标系为参考坐标系，足端的运动定义成由X、Y、Z三个轴的分量合成，指定Z轴使用高度数据来表示；

根据高度变化，定义足端在Z轴方向上运动轨迹，根据运动速度要求，定义机器人足端在X轴上的运动轨迹，包括支撑相和摆动相两部分。

4.如权利要求1所述的四足完全腾空项步态控制方法，其特征是，控制四足机器人运动，之后根据四足机器人运动情况调整参数，得到最佳的运动曲线。

5.如权利要求2所述的四足完全腾空项步态控制方法，其特征是，所述约束条件为速度符合机器人步态设置要求，位置符合机器人运动过程要求。

6.利用如权利要求1-5任一项所述的四足完全腾空项步态控制方法的系统，其特征是，包括：控制器，所述控制器被配置为执行以下步骤：

获得足端轨迹曲线中关键点的位置和速度，以及两个关键点的间隔时间；

基于关键点的位置、速度及间隔时间，使用曲线拟合方法得到足端的运动曲线；

基于足端的运动曲线计算实时足端坐标，使用运动学逆解计算得到关节角度，基于该关节角度，控制四足机器人运动，以实现四足完全腾空项步态控制。

7.四足机器人，其特征是，所述四足机器人按照上述权利要求1-5任一所述的四足完全腾空项步态控制方法实现四足完全腾空项运动。