[发明专利]类大象的重型机器人的行走轨迹仿真方法和装置

说明书

本发明提供一种类大象的重型机器人的行走轨迹仿真方法和装置，所述方法包括以下步骤：获取重型机器人的基本参数，并获取重型机器人的初始姿态信息；在重型机器人行走的过程中，根据初始姿态信息和腿部摆动相时间获取足端与身体之间的夹角；获取重型机器人单腿的足端运动轨迹和四条腿的腿部运动轨迹；根据重型机器人单腿的足端运动轨迹、四条腿的腿部运动轨迹和重型机器人的初始姿态信息获取重型机器人的关节角信息；根据重型机器人的关节角信息对重型机器人的行走轨迹进行仿真。本发明的仿真方法，能够合理规划行走步态，使机器人行走稳定，并且提高了重型机器人的仿真应用范围，有一定的普遍适用性。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种类大象的重型机器人的行走轨迹仿真方法、一种类大象的重型机器人的行走轨迹仿真装置、一种计算机设备和一种非临时性计算机可读存储介质。

背景技术

众所周知，地球陆地环境超过一半的面积都是高低不平的山地和沼泽，轮式和履带式机械在这样的环境中应用受到很大局限。然而，在这些地区生活着各种各样的自然界生物，他们大多以自己灵活奔驰行走，甚至飞檐走壁。因此，模仿和设计制造一种类似动物能够在自然环境中步行的机器，成为国内外机器人领域研究热点之一。该类机器人能够在复杂的非结构环境中稳定行走，能够代替人完成很多危险作业。多足步行机器人在军事应用，星球表面探测，消防及营救，示教及娱乐方面具有广泛的应用。

目前，大部分四足行走机器人外形模仿四足狗或者四足马。每条腿有三个主动关节和一个弹性关节，采用液压驱动，足底装有力传感器，关节处装有位置传感器。其原理是汽油机驱动液压系统带动关节四肢运动，陀螺仪和其他传感器作为反馈信号输入给控制系统帮助其规划每一步运动。四足机器人具有很强的环境适应性，可以在山地，35°坡面沼泽地等路面稳定运动，行走速度可达5km/h,能够在战场上为士兵运送弹药，食物和其他物品。

由于经济生活和人民生活娱乐的快速发展，需要一款类大象重型四足机器人去满足市场，但是没有一款特大型的四足机器人。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种类大象的重型机器人的行走轨迹仿真方法，能够合理规划行走步态，使机器人行走稳定，并且提高了重型机器人的仿真应用范围，有一定的普遍适用性。

本发明采用的技术方案如下：

一种类大象的重型机器人的行走轨迹仿真方法，包括以下步骤：获取所述重型机器人的基本参数，并获取所述重型机器人的初始姿态信息；在所述重型机器人行走的过程中，根据初始姿态信息和腿部摆动相时间获取足端与身体之间的夹角；获取所述重型机器人单腿的足端运动轨迹和四条腿的腿部运动轨迹；根据所述重型机器人单腿的足端运动轨迹、所述四条腿的腿部运动轨迹和所述重型机器人的初始姿态信息获取所述重型机器人的关节角信息；根据所述重型机器人的关节角信息对所述重型机器人的行走轨迹进行仿真。

根据本发明的一个实施例，通过下述公式获取足端与身体之间的夹角：

其中，表示足端与身体之间摆动相的夹角，表示足端与身体之间支撑相的夹角，A表示初始状态时足端与身体之间的夹角，B表示足端与身体之间的夹角的最小阈值，T表示腿部摆动相时间。

根据本发明的一个实施例，获取所述重型机器人单腿的足端运动轨迹和所述四条腿的腿部运动轨迹，包括：当所述重型机器人的腿部处于摆动相状态时，采用复合摆线轨迹获取所述重型机器人单腿的足端运动轨迹；当所述重型机器人的腿部处于支撑相状态时，基于间歇步态规划方式获取所述重型机器人四条腿的腿部运动轨迹。

根据本发明的一个实施例，复合摆线轨迹通过下述公式获取所述重型机器人单腿的足端运动轨迹：