[发明专利]步态规划方法、装置、电子设备及可读存储介质

权利要求书

1.一种步态规划方法，其特征在于，包括：

根据仿人机器人上身的当前姿态信息、在当前步态周期末尾的第一期望姿态信息及在下一步态周期末尾的第二期望姿态信息，计算得到所述仿人机器人的上身姿态在当前步态周期的剩余时间段内的第一角加速度轨迹及在所述下一步态周期内的第二角加速度轨迹，其中，所述当前姿态信息、第一期望姿态信息及第二期望姿态信息中均包括目标姿态角的角度及目标姿态角的角速度，所述目标姿态角包括俯仰角和/或横滚角；

根据所述第一角加速度轨迹及第二角加速度轨迹，计算得到所述仿人机器人在当前步态周期末尾的落足点位置，其中，所述落足点位置使所述仿人机器人稳定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目标姿态角包括俯仰角的情况下，所述根据所述第一角加速度轨迹及第二角加速度轨迹，计算得到所述仿人机器人在当前步态周期末尾的落足点位置，包括：

根据俯仰角的第一角加速度轨迹及质心运动学规律，计算得到当前时刻的第一前向位置及第一前向速度与当前步态周期末尾的第二前向位置及第二前向速度的第一关系式；

根据俯仰角的第二角加速度轨迹及质心运动学规律，计算得到下一步态周期内初始的第三前向位置和第三前向速度与末尾的第四前向位置和第四前向速度的第二关系式；

根据所述第一关系式及第二关系式，计算得到所述仿人机器人在当前步态周期末尾落足点的前向位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在计算得到所述第一关系式及第二关系式时，使用的与质心运动学规律对应的质心动力学模型为：

其中，m表示机器人总质量，J表示机器人上身转动惯量，g表示重力加速度，x表示上身相对于支撑足的前向位置，表示前向加速度，表示上身相对于支撑足的俯仰角的角加速度，z_d表示固定的上身相对于支撑足的高度，f_x表示支撑足所受的x方向上的力，f_z表示支撑足所受的z方向上的力。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一关系式为：

其中，

其中，u₁(i)为u₁(t)的离散化表示，表示俯仰角的第一角加速度轨迹，t₀表示在当前步态周期已经过的时间，N表示将剩余时间段划分成子时间段的数量，x(N)表示所述第二前向位置，v_xN表示所述第二前向速度，x₀表示所述第一前向位置，v_x0表示所述第一前向速度；

所述第二关系式为：

其中，

其中，u₂(i)为u₂(t)的离散化表示，表示俯仰角的第二角加速度轨迹，M表示将下一步态周期划分成子时间段的数量，表示所述第四前向位置，表示所述第四前向速度，表示所述第三前向位置，表示所述第三前向速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一关系式及第二关系式，计算得到所述仿人机器人在当前步态周期末尾落足点的前向位置，包括：

根据所述第一关系式、所述第二关系式、所述第二前向速度与所述第三前向速度之间的关系、当前步态周期的落足点相对于上身的前向位置与所述第三前向位置之间的关系，计算得到本步落足点相对于上身的前向位置，其中，所述第二前向速度与所述第三前向速度之间的关系为：所述当前步态周期的落足点相对于上身的前向位置与所述第三前向位置之间的关系为：x_foot表示本步落足点相对于上身的前向位置。