[发明专利]一种3D欠驱动双足机器人跳跃运动的步态规划方法

摘要

本发明涉及一种3D欠驱动双足机器人跳跃运动的步态规划方法，该步态规划方法的仿生特点主要体现在两个方面：1)模仿人类的跳跃动作特点，即在跳跃过程中，机器人支撑腿膝关节快速伸张，并且机器人的髋关节同时动作以使机器人躯干与重力竖直方向夹角快速减小；2)满足人类跳跃运动时的关节约束限制，主要包括胯部角度约束、躯干角度约束、膝关节角度约束。因此，相比以往的跳跃运动步态规划方法，本发明不仅可以实现机器人的跳跃运动，还能够体现出仿人的步态特征。此外，本发明还提供了一套能够有效实现3D欠驱动双足机器人跳跃运动步态规划的程序设计方案。

主权项

一种3D欠驱动双足机器人跳跃运动的步态规划方法，应用于3D欠驱动双足机器人，从仿生学的角度，模仿人类跳跃运动的动作特点，其特征在于，在机器人跳跃过程中，机器人的支撑腿膝关节快速伸张，并且髋关节同时动作以使机器人躯干与重力竖直方向的夹角快速减小,在该动作过程中，所述支撑腿膝关节以及髋关节驱动控制的数学模型为$\left\{\begin{array}{c}{u}_3=-k_3(q_3-q_{3res})\\ u_4=-k_4(q_1+q_3+q_4)\end{array}\right.$其中，u₃为支撑腿膝关节驱动力矩，k₃为支撑腿膝关节驱动力矩比例系数，q₃为支撑腿膝关节角度，q_3res为支撑腿膝关节驱动力矩为0时q₃的角度位置；u₄为支撑腿髋关节驱动力矩，k₄为支撑腿髋关节驱动力矩比例系数，q₄为支撑腿膝髋关节关节角度，q₁为机器人侧向平面内欠驱动关节，(q₁+q₃+q₄)用于估计机器人躯干与重力竖直方向的实时夹角。