[发明专利]一种仿人机器人跳跃着地状态检测系统与方法

权利要求书

1.一种仿人机器人跳跃着地状态检测方法，其特征在于：

通过建立仿人机器人受力的动力学方程，利用当前仿人机器人的运动状态计算机器人在空中时各个关节所需的关节控制力矩τ，从而获得仿人机器人各关节的期望控制电流I_iref；

所述期望控制电流I_iref由以下公式计算得到：

其中：k_i为仿人机器人各关节对应的实际控制电流与驱动力矩的转换比例系数，ξ_i为仿人机器人各关节对应的速度与阻尼力的转换比例系数，τ为各个关节所需的关节驱动力矩，且i＝1,2,…,6；

仿人机器人完成期望运动时，由各关节的期望控制电流I_iref，得到各关节的期望控制电流与实际控制电流之间的误差δI，当δI大于允许值ΔI时，判定仿人机器人与地面接触；

所述各关节的期望控制电流与实际控制电流之间的误差δI由以下公式计算得到：

其中，δI_i＝I_i-I_iref，I_i为机器人关节驱动器反馈的实际控制电流；

在仿人机器人与地面接触时，运动控制器根据此时仿人机器人的运动状态，计算仿人机器人全身各个连杆的姿态，结合仿人机器人足部与地面的夹角，生成新的期望运动角度，并传输给关节控制器，完成仿人落地后的运动控制。

2.根据权利要求1所述的仿人机器人跳跃着地状态检测方法，其特征在于，所述允许值ΔI通过如下方式获取：多次将仿人机器人吊离地面，并对仿人机器人发送运动指令，模拟仿人机器人在不受外力的情况下的运动状态。

3.根据权利要求1所述的仿人机器人跳跃着地状态检测方法，其特征在于，所述仿人机器人的运动状态包括：仿人机器人躯干姿态θ、各个关节实际的运动角度q和角速度脚底与地面的接触力F。

4.根据权利要求3所述的仿人机器人跳跃着地状态检测方法，其特征在于，所述躯干姿态θ由IMU传感器测量得到，所述运动角度q和角速度由电子码盘测量得到，所述接触力F由六维力/力矩传感器测量得到。

5.根据权利要求4所述的仿人机器人跳跃着地状态检测方法，其特征在于，所述IMU传感器、电子码盘和六维力/力矩传感器的刷新频率均设置为200Hz。

6.根据权利要求1所述的仿人机器人跳跃着地状态检测方法，其特征在于，所述各关节的期望控制电流与实际控制电流误差δI与允许值ΔI的判断周期设置为1000Hz。

7.一种实现权利要求1-6任一项所述的仿人机器人跳跃着地状态检测方法的检测系统，其特征在于，包括：

运动控制器，根据运动指令和仿人机器人的运动状态，生成机器人各关节期望的运动角度；计算得到各关节的期望控制电流与实际控制电流之间的误差δI，并判断所述δI与允许值ΔI的大小关系，从而判定仿人机器人是否与地面接触；

关节驱动器，由所述各关节期望的运动角度和机器人关节运动状态，计算各个关节控制电流，并反馈关节的实际控制电流；

各关节电机，根据所述关节控制电流驱动各关节运动。