[发明专利]一种提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法及装置

权利要求书

1.一种提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法，其特征在于,具体包括如下步骤：

S1、获取初始化h、h_f和h_r，h_f代表前腿足端的迈步高度，h_r代表后腿足端的迈步高度，h代表前后腿足端的初始高度差；

S2、检测d_f、d_ff、d_r和d_rr，d_f、d_ff、d_r和d_rr分别代表前后腿的足端到台阶边缘的距离；

S3、根据d_f和d_r确定四足机器人在爬楼梯时的具体情况，基于具体情况确定步长d和迈步高度Δh_f、Δh_r；

S4、根据(h,Δh_f,Δh_r,d)执行爬行步态周期运动序列；

所述爬行步态周期运动序列包括三个重心调整阶段、四个腿摆动阶段和一个调整身体高度和俯仰角度的阶段，在抬起第二条前腿的同时调整身体的高度及俯仰角度；

S5、更新h,h_f,h_r；

S6、判断是否停止，若否，返回所述步骤S2，若是，进入下一步；

S7、结束规划；

在爬楼梯过程中，所述四足机器人采用最佳爬行姿势进行运动，所述最佳爬行姿势具备以下四个条件：

C1、所有腿均朝下楼梯的方向弯曲；

C2、身体始终与前后腿的足端所形成的斜坡保持水平，令身体的偏转角度为α；

C3、令身体的高度为h_o；

C4、前后腿的足端在水平面上投影间距保持不变。

2.根据权利要求1所述的静步态规划方法，其特征在于，在所述步骤S3中，选择最大步长为15cm，设定距离各级台阶边缘2cm外的区域为安全区域，当d_r≤13cm，d_f≤13cm时，前后腿均上台阶，当d_r≤13cm，d_f＞13cm时，后腿上台阶，当d_r＞13cm，d_f≤13cm时，前腿上台阶，当d_r＞13cm，d_f＞13cm时，前后腿均不上台阶。

3.根据权利要求2所述的静步态规划方法，其特征在于，在前后腿均上台阶时，Δh_f＝h_f，Δh_r＝h_r，d＝min{15，d_ff-2，d_rr-2}；在后腿上台阶时，Δh_f＝0，Δh_r＝h_r，d＝min{15，d_f-2，d_rr-2}；在前腿上台阶时，Δh_f＝h_f，Δh_r＝0，d＝min{15，d_ff-2，d_r-2}；在前后腿均不上台阶时，Δh_f＝0，Δh_r＝0，d＝min{15，d_f-2，d_r-2}。

4.根据权利要求1所述的静步态规划方法，其特征在于，所述偏转角度α的计算公式为α＝arctan(h/L)，所述高度h_o的计算公式为h_o＝H+h/2，h代表前后腿足端的初始高度差，H代表四足机器人位于水平面时身体距地面的高度，L代表前后腿的足端在水平面上的投影间距。