[发明专利]一种基于脚力估计算法的多足机器人动态稳定性定量判定方法

摘要

本发明提供了一种基于脚力估计算法的多足机器人动态稳定性定量判定方法，适用于机器人行走于非结构化环境时的稳定性实时检测。本发明由传感器获得关节和机身运动状态后，通过正、逆运动学求得计算稳定裕度所需的变量值。然后通过脚力估计算法估计支撑腿的脚力，由脚力大小得到最易发生倾翻的支撑轴和落足点。由脚力在质心处的合力和合力矩计算对支撑轴和落足点的倾翻有效合力，进而可以由公式得到支撑轴和落足点的稳定角，选取稳定角中的最小者由公式计算得到机器人的归一化的力角稳定裕度值。本发明的优点在于：本方法直接判断对支撑轴和落足点的稳定裕度；可以表征质心的高低带来的稳定性变化；不需要采用易损的多维力传感器测量脚力。

主权项

1.一种基于脚力估计算法的多足机器人动态稳定性定量判定方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：(1)实时获取关节角度、机身位姿信息，并利用这些信息对机器人进行正运动学计算，得到机器人各个构件的质心在参考坐标系中的坐标，以及各支撑腿足端点的坐标；(2)利用质心计算公式计算机器人总体质心在参考坐标系中的坐标；(3)采用脚力估计算法实时估计支撑腿的脚力信息，并向机器人质心处等效各个脚力，得到对机器人质心的合力和合力矩；(4)计算最易发生倾翻的两条支撑轴的矢量，与脚力最大的脚相连的两条轴线为最易发生倾翻的两条轴线；(5)分别计算合力和合力矩对两条最易发生倾翻的轴线及步骤4中脚力最大的脚的倾翻有效合力；(6)分别计算步骤5中得到的合力与合力矩对两条最易发生倾翻的轴线的倾翻有效合力与相应的倾翻轴的过质心的垂线的夹角以及步骤5中得到的合力与合力矩对步骤4中脚力最大的脚的倾翻有效合力与质心与脚力最大落足点的连线的夹角，这三个夹角分别为相应轴线和落足点的稳定角；(7)选取步骤6中得到的三个夹角中最小者作为机器人的稳定裕角，稳定裕角与合力相乘后作归一化处理得到稳定裕度值。