[发明专利]一种四足机器人自适应负载参数调整方法

权利要求书

1.一种四足机器人自适应负载参数调整方法，基于四足机器人，该种四足机器人具有4条腿，每条腿具有3个关节，3个关节均由电机驱动，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据四足机器人自身的基础传感器反馈的数据建立四足机器人腿部的静力学模型、动力学模型和运动学模型；

其中，基础传感器反馈的数据为负载质量和质心位置；

S2：在负载时，利用四足机器人自身的基础传感器对负载参数进行自适应标定，并根据负载参数对四足机器人的运动学模型和动力学模型进行修正；所述负载参数为负载质量估计和质心位置估计；

其中，所述负载质量估计具体方法如下：

在四足机器人静态站立状态下，机器人速度和加速度为零，根据静力学模型算得的足端力与整体质量存在以下关系：，其中为第i条腿足端力，为估计的机器人自身和负载的总质量，因此估计的负载质量表示为：，其中为已知值；

所述质心位置估计方法具体如下：

在四足机器人静态站立状态下，机器人的质心静力矩为零，即： （1）

其中表示第i条腿的足端力，表示第i条腿足端到加负载后机体质心的距离矢量，表示第i条腿足端位置，表示加负载后机体质心位置；

对4条腿的足端力和足端位置进行N次测量，建立N个上述（1）中的方程组成的方程组：

（2）

其中只有为未知的加负载后机体质心位置；

当N≥4时，上述（2）的方程组为超定方程，为该方程的最小二乘解，用奇异值分解法(SVD)求得，与状态估计得到的机器人形心位置做差，得到加负载后机体质心在机器人结构上的相对位置。

2.根据权利要求1所述的四足机器人自适应负载参数调整方法，其特征在于，所述的基础传感器包括用于估计机身中心在世界坐标系下的位置及机身姿态的IMU、反馈关节位置的编码器和反馈关节扭矩的电流采样电阻。

3.根据权利要求2所述的四足机器人自适应负载参数调整方法，其特征在于，每个电机反馈其估计的输出扭矩，在四足机器人静态平衡时，有以下静力学模型：

其中τ为每条腿上三个关节的三维扭矩向量，为每条腿足端的三维地面反作用力，J为每条腿的雅可比矩阵，为矩阵的转置。

4.根据权利要求3所述的四足机器人自适应负载参数调整方法，其特征在于，S2中的运动学模型为根据机身中心位置、机身姿态以及编码器反馈的关节位置解算的足端在世界坐标系下的位置；

根据编码器反馈的关节处的电机位置和运动学模型计算足端相对于身体重心的位置，足端在世界坐标系下的位置：

其中表示机身的中心位置，为状态估计输出结果。