[发明专利]一种使用牵引绳操控足式机器人的系统及方法

权利要求书

1.一种使用牵引绳操控足式机器人的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

牵引绳操控程序启动；

运动状态数据处理，所述牵引绳操控程序控制传感器模块实时更新所述足式机器人的机械腿的多个关节的当前位置、关节扭矩及足式机器人躯干在当前位置的加速度和姿态信息；

获知躯干所受合外力，所述牵引绳操控程序控制外力感知模块依据所述多个关节的关节扭矩，结合所述足式机器人躯干的姿态信息，然后根据机器人质心动力学方程得出所述足式机器人躯干所受到的合外力，所述躯干所受合外力的计算公式如下：

其中，m为机器人质量，a为机器人躯干加速度，g为重力加速度，n为机械腿的个数，R为根据机器人本体姿态信息计算出的惯性坐标系到本体坐标系的旋转矩阵，为每条机械腿反作用于躯干的外力；

生成指令，所述牵引绳操控程序控制指令生成模块根据所述足式机器人躯干所受到的合外力的方向和大小生成新的运动控制指令；以及

完成运动控制，所述牵引绳操控程序控制运动控制模块根据所述运动控制指令，通过基于动力学模型的优化控制算法生成各个关节的位置、速度、扭矩指令并最终发送给各关节电机执行。

2.根据权利要求1所述的使用牵引绳操控足式机器人的方法，其特征在于，运动控制指令包括移动速度指令、转身速度指令、位置及朝向指令。

3.根据权利要求1所述的使用牵引绳操控足式机器人的方法，其特征在于，所述牵引绳操控程序还包括预先设定的阈值，所述阈值包括上下阈值、前后阈值及左右阈值。

4.根据权利要求3所述的使用牵引绳操控足式机器人的方法，其特征在于，当躯干所受合外力的大小超过所述上下阈值，躯干所受合外力的方向向下时，指令生成模块生成指令以实现趴下；当躯干所受合外力的大小超过所述上下阈值，躯干所受合外力的方向向上时，指令生成模块生成指令以实现起立。

5.根据权利要求3所述的使用牵引绳操控足式机器人的方法，其特征在于，当躯干所受合外力的大小超过所述前后阈值，躯干所受合外力的方向向前时，指令生成模块生成指令以实现前进；当躯干所受合外力的大小超过所述前后阈值，躯干所受合外力的方向向后时，指令生成模块生成指令以实现后退。

6.根据权利要求3所述的使用牵引绳操控足式机器人的方法，其特征在于，当躯干所受合外力的大小超过所述左右阈值，躯干所受合外力的方向向左时，指令生成模块生成指令以实现向左转；当躯干所受合外力的大小超过所述左右阈值，躯干所受合外力的方向向右时，指令生成模块生成指令以实现向右转。

7.根据权利要求1所述的使用牵引绳操控足式机器人的方法，其特征在于，运动控制指令的生成不受足式机器人的运动速度限制。

8.一种使用牵引绳操控足式机器人的系统，其特征在于，包括机器人本体、牵引绳、环扣、控制器及电源，所述牵引绳根据权利要求1所述的使用牵引绳操控足式机器人的方法对所述足式机器人进行运动控制。

9.根据权利要求8所述的使用牵引绳操控足式机器人的系统，其特征在于，所述牵引绳不需要充电。

10.根据权利要求8所述的使用牵引绳操控足式机器人的系统，其特征在于，机器人本体包括躯干、惯性测量单元IMU、机械腿及关节电机。