[发明专利]基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制方法

权利要求书

1.一种基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制方法，其特征在于，包括：

将机器人对角步态运动模型映射至惯性坐标空间，在惯性坐标空间的一个平面内，根据躯干目标侧向速度选定落足点，以控制躯干的侧向速度；

根据躯干的目标高度、前向速度和转向速度得到足所在腿部的髋关节位置；所述髋关节位置坐标的计算方法是：将机器人在y_S-z_S平面内的对角步态运动模型简化为倒立摆模型，定义髋关节坐标为：

为保证躯干高度稳定，^Sz_c设定为：

其中，为躯干高度的给定值；[·]_t代表括号中变量在t时刻的值；t为时间变量；Δt代表控制周期；

根据髋关节位置和惯性坐标空间向躯干坐标空间的变换矩阵，得到躯干坐标空间内足的位置坐标；

根据由足的位置坐标得到的足所在腿部的关节速度和选定的落足点控制机器人的对角步态运动。

2.如权利要求1所述的基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制方法，其特征在于，将机器人对角步态运动模型映射至躯干坐标空间、惯性坐标空间和世界坐标空间，根据躯干坐标空间向世界坐标空间的变换矩阵计算得到惯性坐标空间向躯干坐标空间的变换矩阵。

3.如权利要求1所述的基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制方法，其特征在于，机器人躯干在惯性坐标空间y_S-z_S平面中的姿态角为：

其中，(·)_i表示括号中向量的第i个元素；表示惯性坐标空间向躯干坐标空间的变换矩阵。

4.如权利要求1所述的基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制方法，其特征在于，髋关节位置坐标中^Sz_c为根据在t时刻躯干目标高度的变化值。

5.如权利要求1所述的基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制方法，其特征在于，髋关节位置坐标中^Sy_c为选定的落足点在落足时刻的坐标值。

6.如权利要求1所述的基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制方法，其特征在于，当躯干在惯性坐标空间y_S-z_S平面内的姿态角趋近于零时，惯性坐标空间向躯干坐标空间的变换矩阵简化为躯干坐标空间中足位置坐标的函数；

根据得到的躯干坐标空间内足的位置坐标和足所在腿部的雅可比矩阵得到的足所在腿部的关节速度。

7.一种基于关节速度规划的四足机器人对角步态运动控制系统，其特征在于，包括：

躯干姿态控制模块，用于将机器人对角步态运动模型映射至惯性坐标空间，在惯性坐标空间的一个平面内，根据躯干目标侧向速度选定落足点，以控制躯干的侧向速度；

髋关节位置确定模块，用于根据躯干的目标高度、前向速度和转向速度得到足所在腿部的髋关节位置；

足位置确定模块，用于根据髋关节位置和惯性坐标空间向躯干坐标空间的变换矩阵，得到躯干坐标空间内足的位置坐标；

控制模块，用于根据由足的位置坐标得到的足所在腿部的关节速度和选定的落足点控制机器人的对角步态运动。

8.一种四足机器人，其特征在于，包括权利要求7所述的控制系统，以完成权利要求1-6任一项所述的控制方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-6任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-6任一项所述的方法。