[发明专利]大型四足机器人对角小跑步态的规划方法

摘要

本发明公开了一种大型四足机器人对角小跑步态的规划方法，一个完整的对角小跑步态周期T包含起始相位、T/4相位、T/2相位、3T/4相位和完成相位五个关键姿势，肘式关节型腿髋关节转角在支撑相时从最小值(α‑Ah)变化到最大值(α+Ah)，摆动相时从最大值(α+Ah)变化到最小值(α‑Ah)，膝关节转角在支撑相时不变，摆动相时先从最大值π‑(α+β)变化到最小值π‑(α+β)‑Ak，再从最小值π‑(α+β)‑Ak恢复到最大值π‑(α+β)；膝式关节型腿髋关节转角在支撑相时从最大值(α+Ah)变化到最小值(α‑Ah)，摆动相时从最小值(α‑Ah)变化到最大值(α+Ah)，膝关节转角在支撑相时不变，在摆动相时先从最大值π‑(α+β)变化到最小值π‑(α+β)‑Ak，再从最小值π‑(α+β)‑Ak恢复到最大值π‑(α+β)。本发明，通过对大型四足机器人对角小跑步态的规划，使其运行更加合理，提高了稳定性。

主权项

大型四足机器人对角小跑步态的规划方法，其特征在于，一个完整的对角小跑步态周期包含对角小跑步态起始相位姿势、对角小跑步态T/4相位姿势、对角小跑步态T/2相位姿势、对角小跑步态3T/4相位姿势、对角小跑步态完成相位姿势五个关键姿势，且对角小跑步态下，每条腿在一个步态周期内均完全遍历一个支撑相和一个摆动相，其中支撑相的结束时刻正好是摆动相的起始时刻，左右两侧腿所处相位严格对立；对角小跑过程中，肘式关节型腿处于支撑相时髋关节转角θh从最小值(α‑Ah)变化到最大值(α+Ah)，处于摆动相时髋关节转角θh从最大值(α+Ah)变化到最小值(α‑Ah)，支撑相时膝关节转角θk保持不变，恒为π‑(α+β)，摆动相时膝关节转角θk先从最大值π‑(α+β)变化到最小值π‑(α+β)‑Ak，再从最小值π‑(α+β)‑Ak恢复到最大值π‑(α+β)；膝式关节型腿处于支撑相时髋关节转角θh从最大值(α+Ah)变化到最小值(α‑Ah)，处于摆动相时髋关节转角θh从最小值(α‑Ah)变化到最大值(α+Ah)，支撑相时膝关节转角θk保持不变，恒为π‑(α+β)，摆动相时膝关节转角θk先从最大值π‑(α+β)变化到最小值π‑(α+β)‑Ak，再从最小值π‑(α+β)‑Ak恢复到最大值π‑(α+β)；α、β为每条腿的大、小腿初始角度，Ah为髋关节转角摆动幅值，Ak为 膝关节转角摆动幅值，L1和L2为四足机器人的大、小腿长度、H0为对角小跑步态的中位高度、S为步长Δzmax为摆动相时足底最大离地高度；起步步态序列，起步步态由下蹲姿势经起步过渡姿势到达起始相位姿势，起步步态过程中各关节的控制函数如下：其中：θh1＝α+Ak；θh2＝α‑Ak；θk0＝π‑(α+β)；θh0为下蹲姿势时髋关节的转角，θh1为肘式支撑腿和膝式摆动腿对角小跑起始姿势时髋关节的转角，θk0为对角小跑起始姿势时膝关节的转角，θk1下蹲姿势时膝关节的转角，θh2为对角小跑起始姿势时肘式摆动腿和膝式支撑腿髋关节的转角，L1为所述机器人腿部第一关节的长度，L2为所述机器人腿部第二关节的长度，H0为对角小跑步态中位高度，H1为起步步态阶段设定了下蹲高度，θh_RF右前腿大腿相对身体的转角，θh_LF左前腿大腿相对身体的转角，θh_RR右后腿大腿相对身体的转角，θh_LR左后腿大腿相对身体的转角，θk_RF右前腿小腿相对大腿的转角，θk_LF左前腿小腿相对大腿的转角，θk_RR右后腿小腿相对大腿的转角，θk_LR左后腿小腿相对大腿的转角，对角步态起步角频率，对角步态收步角频率，T起对角步态起步角频率。