[发明专利]基于线性预测位置和速度控制器的全向轮式类人机器人

摘要

本发明的目的是一种类人机器人(100)，其具有连接到全向移动式地面基座(140)的身体(190)，并且配备有：‑身体位置传感器和基座位置传感器，以用于提供测量，‑致动器(212)，包括位于全向移动式基座中的至少3个轮子(141)，‑提取器(211)，以用于将测量结果转换为有用数据，‑控制器，以用于使用机器人模型和预定的位置和速度参考根据有用数据来计算位置、速度和加速度命令，‑单元，以用于将命令转换为用于致动器的指令，特征在于，机器人模型是双质点模型，并且特征在于，命令基于具有根据采样时间周期和多个预测样本的离散时间的线性模型预测性控制律，并被表示为二次优化公式，具有：‑目标的加权总和，‑预定义的线性约束集合。

主权项

1.一种类人机器人(100)，所述类人机器人(100)具有连接到全向移动式地面基座(140)的身体(190)，并且所述类人机器人(100)配备有：‑身体位置传感器和基座位置传感器，所述身体位置传感器和所述基座位置传感器用于提供测量，‑致动器(212)，所述致动器(212)包括关节电机以及位于所述全向移动式基座中的至少3个轮子(141)，其中，具有至少1个全向轮，‑提取器(211)，所述提取器(211)用于将测量结果转换为观察数据，‑控制器，所述控制器用于使用机器人模型和预定的位置和速度参考根据所述观察数据来计算位置、速度和加速度命令，‑单元，所述单元用于将所述命令转换为用于所述致动器的指令，所述类人机器人(100)的特征在于：所述机器人模型是双质点模型，其中，第一质点(b)表示移动基座的质心(CoM)，并且第二质点(c)表示上身的质心，所述第一质点(b)和所述第二质点(c)具有固定的高度，并且所述命令基于具有根据采样时间周期和多个预测样本的离散时间的线性模型预测性控制律，并且所述线性模型预测性控制律被表示为具有如下各项的二次优化公式：‑具有预定义的权重的以下各项的加权总和：‑基座位置目标(O₂)，‑基座速度目标(O₁)，‑与CoP和所述第一质点(b)之间的距离有关的目标(O₃)，CoP是所述机器人与地面之间的接触力的重心，以及‑预定义的线性约束集合，所述预定义的线性约束是：‑所述移动基座的最大速度和加速度(R₂)，‑CoP限制(R₁)。