[发明专利]一种基于四阶三次B样条函数的机器人轨迹规划方法及仿人机器人平台

摘要

本发明提供了一种基于四阶三次B样条函数的轨迹规划方法及仿人机器人平台，通过此方法规划出各关节所需要的特定动作，并搭建出一套完成的轨迹生成控制系统，保证在ZMP稳定条件下对仿人机器人的稳定控制。其轨迹规划部分包括B样条函数的构造及其数学模型的推导，四阶三次B样条函数的求解，关节轨迹的密化。在得出期望轨迹后，根据所求形值点编辑相应动作函数到树莓派系统中，通过智能手机应用软件发送相应指令调用相应动作函数完后期望的规划轨迹。本发明采用四阶三次B样条函数规划运动轨迹能够保证相邻关节处不会引起尖角问题，避免关节机械臂的震动，提高仿人机器人在运动过程中的稳定性。

主权项

一种基于四阶三次B样条函数的机器人轨迹规划方法，其特征在于包含如下步骤：步骤1：定义一个B样条函数，通过定义的B样条函数推到出B样条函数的数学模型；步骤2：求解四阶三次B样条函数表达式：通过定义的B样条函数，先假设出四阶三次B样条函数的表达式，通过其边界条件和一阶、二阶、三阶倒数都要在形值点处相连接，可以得出十二个条件来求解出四阶三次B样条函数的参数解，从而得到四阶三次B样条函数的表达式；步骤3：轨迹密化，首先进行参数的密化，计算出各个插补点对应的参数值u，然后带入到样条参数方程中求插补点的坐标，可以得到密化后的四阶三次B样条函数轨迹曲线，完成仿人机器人各关节运动的规划轨迹生成；步骤4：搭建仿人机器人运动控制系统，通过搭建仿人机器人各关节的运动控制系统完成各关节生成轨迹的动作函数，实现仿人机器人已规划动作的运动控制；步骤5：判定生成的规划轨迹在仿人机器人ZMP稳定条件下的运动状态，为各个关节编辑到下一个形值点的动作函数，达到形值点坐标后设为初始动作点，继续设计到达下一个形值点的动作函数，直到生成轨迹的最后形值点，判断机器人是否达到ZMP稳定。