[发明专利]一种四足机器人跳跃步态规划控制系统及其方法

权利要求书

1.一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于：包括外部环境获取系统(1)、姿态获取系统(2)、运动规划决策系统(3)和执行控制系统(4)；所述外部环境获取系统(1)获取四足机器人所需跳跃的地形信息，经数据处理后输入所述运动规划决策系统(3)；所述姿态获取系统(2)获取四足机器人当前的姿态信息，经数据处理后输入所述运动规划决策系统(3)；所述运动规划决策系统(3)依据当前地形信息和四足机器人的姿态信息分析规划出四足机器人跳跃的运动轨迹，并传递至所述执行控制系统(4)；所述执行控制系统(4)根据运动轨迹计算各个关节所需的控制力矩，以及进行ZMP控制算法。

2.根据权利要求1所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述外部环境获取系统(1)为ARM嵌入式系统，通过CAN总线连接运动规划决策系统(3)，通过USB口连接一只迷你摄像头，通过视频处理技术和图像处理技术获取四足机器人前方跳跃区域的地形信息。

3.根据权利要求1所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述姿态获取系统(2)为ARM嵌入式系统，通过CAN总线连接运动规划决策系统(3)，获取四足机器人当前的姿态信息，所述四足机器人当前的姿态信息包括：关节俯仰角度、偏航角度、控制力矩等，并设计滤波算法对姿态信息进行滤波处理。

4.根据权利要求1所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述运动规划决策系统(3)为工业级PC，通过串口线连接执行控制系统(4)，分析规划出四足机器人的跳跃步态方式，所述四足机器人的跳跃步态方式包括：平地跳跃、上坡跳跃、下坡跳跃和非平地跳跃。

5.根据权利要求4所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述平地跳跃为四足机器人跳跃区域的地形特征表现为平坦无坑无障碍。

6.根据权利要求4所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述上坡跳跃为四足机器人跳跃区域的地形特征表现为斜坡向上，且不超过坡度值，或者所述下坡跳跃为四足机器人跳跃区域的地形特征表现为斜坡向下，且不超过坡度值。

7.根据权利要求4所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述非平地跳跃为四足机器人跳跃区域的地形特征表现为崎岖不平，包含有坑和障碍物。

8.根据权利要求4所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述执行控制系统(4)为工业级PC。

9.根据权利要求1所述的一种四足机器人跳跃步态规划控制系统，其特征在于，所述部环境获取系统(1)、姿态获取系统(2)、运动规划决策系统(3)和执行控制系统(4)采用统一的电源管理系统。

10.一种四足机器人跳跃步态规划控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

SS00四足机器人准备跳跃；

S01外部环境获取系统(1)获取四足机器人所需跳跃的地形信息，经数据处理后输入运动规划决策系统(3)；

SS02姿态获取系统(2)获取四足机器人当前的姿态信息，经数据处理后输入运动规划决策系统(3)；

SS03运动规划决策系统(3)依据当前地形信息和四足机器人的姿态信息分析规划出四足机器人跳跃的运动轨迹，规划出包括：平地跳跃、上坡跳跃、下坡跳跃和非平地跳跃的运动轨迹中的一种，并将规划出的运动轨迹传递至执行控制系统(4)；

SS04执行控制系统(4)根据运动轨迹计算各个关节所需的控制力矩，并输入对应的关节，同时进行ZMP控制算法对各个关节角度进行适当调整，从而提高四足机器人的鲁棒性。