[发明专利]一种关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法

说明书

本发明涉及一种关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法。目前，足式机器人具有更好的地形适应性，然而，当机器人在远程工作时，执行器的故障是一个严重的问题。一种关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法，其组成包括：六足机器人本体，所述的六足机器人本体由机体(1)和六条腿(2)组成，机体采用正六边形结构，六条腿包括一号腿(2‑1)、二号腿(2‑2)、三号腿(2‑3)、四号腿(2‑4)、五号腿(2‑5)和六号腿(2‑6)，其中跟关节(3)为旋转关节，连接机体与基节，髋关节(4)为一级俯仰关节，连接基节与大腿，膝关节(5)为二级俯仰关节，连接大腿与小腿。本发明应用于关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法。

技术领域：

本发明涉及一种关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法。

背景技术：

足式机器人具有更好的地形适应性。他们可以被派去执行对人类不安全的任务。然而，当机器人在远程工作时，执行器的故障是一个严重的问题。故障可能由多种原因引起，如通讯故障、电动机过载保护制动和机械损坏。而六足机器人可以找到许多容错步态，如三足步态和四足步态。腿有问题的六足机器人仍然可以执行全向行走、转弯、跟随领队步态等。六足机器人的容错步态还远未被发现。提出了周期性蟹步和优化的两相间断步态。它们之间有一定程度的相似性：一旦腿有毛病，就认为整条腿和身体是固定的。在支撑阶段，失败的腿没有主动摆动，只参与身体支撑工作。在转移阶段，一旦被提离，故障腿会随着机器人身体的位移而进行被动运动，即相对于机器人身体的位置不会改变。根据这种方法，如果两个执行器在不同的腿上发生故障，两个腿将被固定在身体上。这将使步行非常困难。现有容错步态的另一个共同点是未定义身体方向。一般来说，身体的方向通常与地面平行或由其他指标来定义。这样就减少了3个计划自由度。六足机器人的运动具有较强的耦合性，任何一个关节出现故障都可能使机器人运动紊乱，从而导致严重的后果。

发明内容：

本发明的目的是提供一种关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法，其组成包括：六足机器人本体，所述的六足机器人本体由机体和六条腿组成，其中所述的机体采用正六边形结构，所述的六条腿包括一号腿、二号腿、三号腿、四号腿、五号腿和六号腿，且所述的六条腿均匀分布在机体外侧，每条腿的结构均相同，都具有三个自由度，其中跟关节为旋转关节，连接机体与基节，髋关节为一级俯仰关节，连接基节与大腿，膝关节为二级俯仰关节，连接大腿与小腿，所述的跟关节、所述的髋关节、所述的膝关节转角分别为α、β、γ，基节长度为L₁，大腿长度为L₂，小腿长度为L₃。

所述的关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法，世界坐标系与机体坐标系分别为和一号腿、二号腿、三号腿和四号腿、五号腿、六号腿关于机体坐标系的X轴对称，一号腿、四号腿与三号腿、六号腿关于机体坐标系的Y轴对称，当关节转角为零时，二号腿、五号腿与轴共线，初始状态时，世界坐标系与机体坐标系重合。

所述的关节锁定故障的六足机器人容错运动规划方法，定义∑G-X_gY_gZ_g为世界坐标系，∑O-X_oY_oZ_o为机体坐标系，∑B-X_bY_bZ_b为跟关节坐标系，∑H-X_hY_hZ_h为髋关节坐标系，∑K-X_kY_kZ_k为膝关节坐标系，∑F-X_fY_fZ_f为足端坐标系，初始状态时，世界坐标系与机体坐标系重合；

六足机器人单腿的雅可比矩阵为：