[发明专利]一种通用的足式机器人步态设计及控制方法

权利要求书

1.一种通用的足式机器人步态设计及控制方法，其特征在于，所述的方法包括步态设计和步态控制，具体包括以下步骤：

步骤1：步态设计，包括以下步骤：

1)确定一个步态周期中的总步数StepsInGait，该参数确定一个步态周期内的离散点总数量；

2)确定一个步态周期中在空中的步数NrLiftedPos；该参数确定一个步态周期内在空中摆动的离散点数量；

3)确定一个步态周期中在地面移动的次数TLDivFactor，该参数确定一个步态周期内的前进距离可以细分为多少次实现；

4)确定是否抬腿高度为最高高度的一半HalfLiftHeigth，该参数确定在一个步态周期内的空中点高度是否为一样高；

5)确定足式机器人各腿的步态周期的起始关键点位置，该步骤需要考虑机器人的平衡性，同时又要形成稳定的时序差；

步骤2：机器人控制方法，通过获取机器人每条腿在一个步态周期中每一步的足端位置坐标，根据运动学模型和逆运动学求解出腿部各个关节旋转的角度，具体包括如下步骤：

S1)、输入机器人的步态类型，然后输入一个步态周期内机器人在x方向的位移量InputPosX、一个步态周期内机器人在z方向的位移量InputPosZ、机器人行走高度InputPosY、一个步态周期内机器人在y方向的旋转角度InputRotY；

S2)、获取每一步在x轴的坐标值的变化量GaitPosX、每一步在z轴的坐标值的变化量GaitPosZ、每一步在y轴的坐标值的变化量GaitPosY、每一步在y轴的旋转变化量GaitRotY；

S3)、获取GaitRotY在x和z轴上带来的变化量cpr_x、cpr_z：

cpr_x＝OffsetX+InitPosX+GaitPosX；

cpr_z＝OffsetZ+InitPosZ+GaitPosZ；

BodyFKPosX＝cpr_x–(cpr x*cos(GaitRotY)–cpr_z*sin(GaitRotY))；

BodyFKPosZ＝cpr_z–(cpr_x*sin(GaitRotY)–cpr_z*cos(GaitRotY))；

BodyFKPosY＝0；

式中，OffsetX为某条腿的的髋关节在机身坐标系下的x坐标值，InitPosX为初始站立状态下，该条腿足关节在腿部坐标系下的x坐标值，BodyFKPosX，BodyFKPosY，BodyFKPosZ分别为机器人机身旋转对机器人腿部足端坐标X,Y,Z产生的变化量；

S4)、得出每条腿足部坐标位置：

OutPutPosX＝InitPosX+BodyFKPosX+GaitPosX；

OutPutPosZ＝InitPosZ+BodyFKPosY+GaitPosY；

OutPutPosY＝InitPosY+BodyFKPosX+GaitPosZ；

在已知每条腿足部坐标位置，利用逆运动学求解各关节的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的一种通用的足式机器人步态设计及控制方法，其特征在于，所述的方法还包括：构建机器人坐标系，其中，并设定坐标系原点为机身中点，x轴为水平方向，z轴为前后方向，y轴为上下方向。

3.根据权利要求1所述的一种通用的足式机器人步态设计及控制方法，其特征在于，所述的方法还包括：建立机器人每条腿的坐标系，单条腿坐标系的原点为髋关节与机身连接点，x轴为水平方向，z轴为前后方向，y轴为上下方向。

4.根据权利要求1所述的一种通用的足式机器人步态设计及控制方法，其特征在于，步骤S2)包括以下步骤：

a)、对确定机器人每条腿的运动顺序，并对其先后顺序进行标记；

b)、先确定当前步态步数，以及该步态周期中在空中的步数；

c)、若当前步态步数与相应腿序号之间的差值＝0，且在空中的步数＝1，则：

GaitPosX＝0；

GaitPosY＝-InputPosY；

GaitPosZ＝0；

GaitRotY＝0。