[发明专利]变电站足式机器人姿态调整方法、控制器、系统及机器人

说明书

本发明属于机器人领域，提供了变电站足式机器人姿态调整方法、控制器、系统及机器人。其中该方法包括在足式机器人在前进时，采用同速后撤法以使摆动腿相对于躯干的移动速度与支撑腿相对于躯干的移动速度相同，保证摆动腿竖直抬起；在足式机器人站立平稳后，基于站立平稳后的姿态信息和几何信息，计算足端在肩关节坐标系中的初始坐标，再结合躯干姿态调整量和左右脚分开的距离，得到足端在肩关节坐标系中新坐标并进行站立位姿调整；在足式机器人前进及站立位姿调整的过程中，基于当前运动工况，在满足位姿约束下，利用足式运动平台上机械臂的姿态主动调整，辅助足式运动平台控制系统对平台姿态的控制，以使足式运动平台保持受力及转矩的平衡状态。

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种变电站足式机器人姿态调整方法、控制器、系统及机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

足式巡检运动平台比传统轮式机器人具有更强的环境适应性和运动灵活性，既可以在站内草地、砂石路面等复杂路面环境运行，也可以跨越障碍、上下楼梯、翻越路边石等站内典型障碍，对站内复杂路面环境的适应能力得到了极大提高。足式巡检运动平台基于“腿-足”式的运动结构，另一方面对以及平台整体姿态的稳定控制，能够保障足式机器人稳定运行。目前足式机器人常见的步态规划方法有基于中央模式发生器的规划方法、基于弹簧负载倒立摆模型的规划方法、基于预设足端运动轨迹的规划方法，以及基于这些方法的混合规划方法等。

发明人发现，现有的足式机器人在姿态调整的过程中存在以下问题：1)现有的足式机器人步态规划方法在足式机器人抬脚时可能会发生踢到障碍物影响平衡甚至被障碍物绊倒的情况。2)由于在变电站内实际应用时，足式运功平台上通常需要搭载巡检作业设备，这样会影响平台重心位置，从而影响运动平台的姿态稳定控制。3)足式机器人在行走时会产生质心高度波动和躯干姿态抖动，导致传感器定位精度不高，足式机器人的巡检步骤是逐个遍历预置的巡检点位，若到达目标点后立即减速并停止，往往存在较大的误差，即使踏步一段时间进行位置微调，也会由于躯干抖动导致停止位置不精确。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种变电站足式机器人姿态调整方法、控制器及系统，其能够保障变电站足式机器人在前进以及站立平稳后快速调整姿态，同时保障足式运动平台始终保持受力及转矩的平衡状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种变电站足式机器人姿态调整方法。

一种变电站足式机器人姿态调整方法，包括：

在足式机器人在前进时，采用同速后撤法以使摆动腿相对于躯干的移动速度与支撑腿相对于躯干的移动速度相同，以保证摆动腿竖直抬起；

在足式机器人站立平稳后，基于站立平稳后的姿态信息和几何信息，计算足端在肩关节坐标系中的初始坐标，再结合躯干姿态调整量和左右脚分开的距离，得到足端在肩关节坐标系中新坐标并进行站立位姿调整；

在足式机器人前进及站立位姿调整的过程中，基于当前运动工况，在满足位姿约束下，利用足式运动平台上机械臂的姿态主动调整，辅助足式运动平台控制系统对平台姿态的控制，以使足式运动平台保持受力及转矩的平衡状态。

作为一种可选实施方式，在足式机器人在前进时，还采用超速后撤法，使摆动腿的后撤速度超过支撑腿的蹬地速度，从而避免抬脚时被地面障碍立面的凸出部分压住而破坏平衡。

作为一种可选实施方式，超速后撤法用速度描述：摆动腿的后撤速度＝k*支撑腿的蹬地速度；其中，k大于1。

作为一种可选实施方式，超速后撤法用位置描述：摆动腿的后撤位置＝支撑腿的位置-抬脚结束后多后撤的距离与摆动相的预计时长的比值*进入摆动相后的计时时间。