六足动物机器人的转弯控制方法、装置和六足动物机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种六足动物机器人的转弯控制方法、装置和六足动物机器人。其中，该方法包括：控制机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动；控制机器人绕待转弯的圆心旋转移动腹部下方左侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方右侧的中间腿的脚；控制机器人绕待转弯的圆心旋转移动腹部下方右侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方左侧的中间腿的脚完成转弯。通过本发明专利技术解决了解决了六足动物机器人的机械臂的转弯运动问题，达到了更好模仿六足哺乳动物转弯的技术效果。

Turning control method and device for six legged robot and six legged robot

The invention discloses a turning control method, a device and a hexapod robot for a hexapod robot. The method includes: controlling the hip joint under the abdomen to rotate around the center of the bending circle along the preset trajectory; controlling the robot to rotate around the center of the bending circle to move the feet of the left front leg and the rear leg below the abdomen, while rotating the feet of the right middle leg below the abdomen; and controlling the robot to rotate the feet of the middle leg below the abdomen; Rotate around the center of the circle to move the feet of the front and rear legs on the right side below the abdomen, and rotate the feet of the middle legs on the left side below the abdomen to complete the turn. The invention solves the problem of turning motion of the manipulator arm of the Hexapod robot, and achieves the technical effect of better imitating the turning of the Hexapod mammal.

【技术实现步骤摘要】
六足动物机器人的转弯控制方法、装置和六足动物机器人
本专利技术涉及机器人
，具体而言，涉及六足动物机器人的转弯控制方法、装置和六足动物机器人。
技术介绍
现有技术中六足机器人的结构设计是参考模仿节肢动物的肢体结构，机械臂位于本体侧面，自由度的设计也充分考虑到了转弯运动的需求。不同于六足节肢类机器人，六足哺乳类机器人的机械臂位于本体的下方，并且机械臂的自由度有限，因此，针对六足哺乳类机器人的转弯运动规划相较于六足节肢类机器人有明显的不同，也更为复杂，目前，没有技术对六足哺乳类机器人的机械臂转弯运动提出过有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了六足动物机器人的转弯控制方法、装置和六足动物机器人，以解决六足哺乳动物机器人的机械臂的转弯运动问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种六足动物机器人的转弯控制方法，包括：控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动；控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方左侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方右侧的中间腿的脚；控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方右侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方左侧的中间腿的脚完成转弯。进一步地，控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动包括：使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；根据所述旋转角度轨迹计算所述有髋关节移动轨迹；保持所有脚的初始位置不变，同时根据所述髋关节移动轨迹将所述髋关节从髋关节初始位置移动到目标位置，所述所有脚的初始位置与所述髋关节的初始位置在同一条垂直线上，所述垂直线垂直于地面。进一步地，控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方右侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方左侧的中间腿的脚包括：使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；根据所述旋转角度轨迹计算第一待移动脚的运动轨迹，所述第一待移动脚包括腹部下方右侧的前边腿、后边腿的脚，和腹部下方左侧的中间腿的脚；保持第一髋关节所在的目标位置不变，同时根据所述第一待移动脚的运动轨迹将所述第一待移动脚从所述第一待移动脚的初始位置移动到第一位置处，所述第一位置与所述第一髋关节的目标位置在同一条垂直线上，所述垂直线垂直于地面，所述第一髋关节与所述第一待移动脚通过腿连接。进一步地，控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方左侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方右侧的中间腿的脚包括：使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；根据所述旋转角度轨迹计算第二待移动脚的运动轨迹，所述第二待移动脚包括腹部下方左侧的前边腿、后边腿的脚，和腹部下方右侧的中间腿的脚；保持第二髋关节所在目标位置不变，同时根据所述第二待移动脚的运动轨迹从所述第二待移动脚的初始位置将所述第二待移动脚移动到第二位置处，所述第二位置与所述第二髋关节的目标位置在同一条垂直线上，所述垂直线垂直于地面，所述第二髋关节与所述第二待移动脚通过腿连接。进一步地，使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹包括：对旋转角进行多项式拟合，具体根据下列公式拟合：theta(0)＝0,theta(T1)＝angle_step,dtheta(0)＝0,dtheta(T1)＝0；theta(t)为旋转角轨迹，T1为任一单个阶段持续时间，angle_step为旋转角度，dtheta(t)为角速度。进一步地，控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动包括：控制所述机器人腹部下方的全部髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动，或者，控制所述机器人腹部下方的部分髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动，其中，所述部分髋关节为待旋转的脚所在的腿连接的髋关节。进一步地，根据所述旋转角度轨迹计算第一待移动或第二待移动脚的运动轨迹包括：根据公式z＝HW*sin(theta)计算所述第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中前后移动轨迹；其中，HW为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚与待转弯的圆心之间距离，z为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中前进方向上的位移，theta为旋转角；根据公式y＝HW*cos(theta)计算所述第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中侧向移动轨迹；其中，HW为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚到待转弯的圆心之间的距离，y为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中水平面上垂直于前进方向的侧向位移，theta为旋转角；采用多项式拟合计算所述第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中纵向移动轨迹，具体根据x(0)＝0,x(T2/2)＝H1,x(T2)＝0,dx(0)＝0,dx(T2/2)＝0,dx(T2)＝0进行拟合，其中，dx为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚的移动速度，H1为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚距离地面的高度，x(t)为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中垂直于水平面的纵向位移,T2为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚移动的时间。进一步地，根据所述旋转角度轨迹计算所述髋关节移动轨迹包括：根据公式z’＝HW*sin(theta)计算所述髋关节在运动空间中前后移动轨迹；其中，HW为所有脚中的任意一只脚到待转弯的圆心之间的距离，theta为旋转角，z’为所述髋关节在运动空间中前进方向的位移；根据公式y’＝HW*cos(theta)计算所述髋关节在运动空间中侧向移动轨迹；其中，HW为所有脚中的任意一只脚到待转弯的圆心之间的距离，theta为旋转角，y’为所述髋关节在运动空间中水平面上垂直于前进方向的侧向位移；根据公式x’(t)＝H2计算所述髋关节在运动空间中纵向移动轨迹；其中，H2为所述髋关节距离地面的高度，x’(t)为所述髋关节在运动空间中垂直于水平面的纵向位移。根据本专利技术实施例的另一方面，提供了六足动物机器人的转弯控制装置，本专利技术的一种六足动物机器人的转弯控制装置，包括：第一控制单元，用于控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动；第二控制单元，用于控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方左侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方右侧的中间腿的脚；第三控制单元，用于控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方右侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方左侧的中间腿的脚完成转弯。进一步地，所述第一控制单元包括：第一规划模块，用于使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；第一计算模块，用于根据所述旋转角度轨迹计算所述有髋关节移动轨迹；第一控制模块，用于保持所有脚的初始位置不变，同时根据所述髋关节移动轨迹将所述髋关节从髋关节初始位置移动到目标位置，所述所有脚的初始位置与所述髋关节的初始位置在同一条垂直线上，所述垂直线垂直于地面。进一步地，所述第二控制单元包括：第二规划模块，用于使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；第二计算模块，用于根据所述旋转角度轨迹计算第一待移动脚的运动轨迹，所述第一待移动脚包括腹部下方右侧的前边腿、后边腿的脚，和腹部下方左侧的中间腿的脚；第二控制模块，用于保持第一髋关节所在的目标位置不变，同时根据所述第一待移动脚的运动轨迹将所述第一待移动脚从所述第一待移动脚的初始位置移动到第一位置处，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六足动物机器人的转弯控制方法，其特征在于，包括：控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动；控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方左侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方右侧的中间腿的脚；控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方右侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方左侧的中间腿的脚完成转弯。

【技术特征摘要】
1.一种六足动物机器人的转弯控制方法，其特征在于，包括：控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动；控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方左侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方右侧的中间腿的脚；控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方右侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方左侧的中间腿的脚完成转弯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动包括：使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；根据所述旋转角度轨迹计算所述有髋关节移动轨迹；保持所有脚的初始位置不变，同时根据所述髋关节移动轨迹将所述髋关节从髋关节初始位置移动到目标位置，所述所有脚的初始位置与所述髋关节的初始位置在同一条垂直线上，所述垂直线垂直于地面。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方右侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方左侧的中间腿的脚包括：使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；根据所述旋转角度轨迹计算第一待移动脚的运动轨迹，所述第一待移动脚包括腹部下方右侧的前边腿、后边腿的脚，和腹部下方左侧的中间腿的脚；保持第一髋关节所在的目标位置不变，同时根据所述第一待移动脚的运动轨迹将所述第一待移动脚从所述第一待移动脚的初始位置移动到第一位置处，所述第一位置与所述第一髋关节的目标位置在同一条垂直线上，所述垂直线垂直于地面，所述第一髋关节与所述第一待移动脚通过腿连接。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述机器人绕所述待转弯的圆心旋转移动腹部下方左侧的前边腿与后边腿的脚，同时旋转腹部下方右侧的中间腿的脚包括：使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹；根据所述旋转角度轨迹计算第二待移动脚的运动轨迹，所述第二待移动脚包括腹部下方左侧的前边腿、后边腿的脚，和腹部下方右侧的中间腿的脚；保持第二髋关节所在目标位置不变，同时根据所述第二待移动脚的运动轨迹从所述第二待移动脚的初始位置将所述第二待移动脚移动到第二位置处，所述第二位置与所述第二髋关节的目标位置在同一条垂直线上，所述垂直线垂直于地面，所述第二髋关节与所述第二待移动脚通过腿连接。5.根据权利要求2-4任意一项所述的方法，其特征在于，使用旋转角多项式规划旋转角度轨迹包括：对旋转角进行多项式拟合，具体根据下列公式拟合：theta(0)＝0,theta(T1)＝angle_step,dtheta(0)＝0,dtheta(T1)＝0；theta(t)为旋转角轨迹，T1为任一单个阶段持续时间，angle_step为旋转角度，dtheta(t)为角速度。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动包括：控制所述机器人腹部下方的全部髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动，或者，控制所述机器人腹部下方的部分髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动，其中，所述部分髋关节为与待移动的脚所在的腿相连接的髋关节。7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，根据所述旋转角度轨迹计算第一待移动或第二待移动脚的运动轨迹包括：根据公式z＝HW*sin(theta)计算所述第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中前后移动轨迹；其中，HW为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚与待转弯的圆心之间距离，z为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中前进方向上的位移，theta为旋转角；根据公式y＝HW*cos(theta)计算所述第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中侧向移动轨迹；其中，HW为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚到待转弯的圆心之间的距离，y为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中水平面上垂直于前进方向的侧向位移，theta为旋转角；采用多项式拟合计算所述第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中纵向移动轨迹，具体根据x(0)＝0,x(T2/2)＝H1,x(T2)＝0,dx(0)＝0,dx(T2/2)＝0,dx(T2)＝0进行拟合，其中，dx为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚的移动速度，H1为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚距离地面的高度，x(t)为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚在运动空间中垂直于水平面的纵向位移,T2为第一待移动脚或第二待移动脚中的每只脚移动的时间。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述旋转角度轨迹计算所述髋关节移动轨迹包括：根据公式z’＝HW*sin(theta)计算所述髋关节在运动空间中前后移动轨迹；其中，HW为所有脚中的任意一只脚到待转弯的圆心之间的距离，theta为旋转角，z’为所述髋关节在运动空间中前进方向的位移；根据公式y’＝HW*cos(theta)计算所述髋关节在运动空间中侧向移动轨迹；其中，HW为所有脚中的任意一只脚到待转弯的圆心之间的距离，theta为旋转角，y’为所述髋关节在运动空间中水平面上垂直于前进方向的侧向位移；根据公式x’(t)＝H2计算所述髋关节在运动空间中纵向移动轨迹；其中，H2为所述髋关节距离地面的高度，x’(t)为所述髋关节在运动空间中垂直于水平面的纵向位移。9.一种六足动物机器人的转弯控制装置，其特征在于，包括：第一控制单元，用于控制所述机器人腹部下方的髋关节绕待转弯的圆心沿预设的运动轨迹进行旋转移动；第二控制单元，用于控制所述机器人绕所...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启合众科技有限公司，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44