实现全向步行的小型类人机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种实现全向步行的小型类人机器人及其控制方法，用于解决现有小型类人机器人不能实现向任意方向步行目的的技术问题。技术方案是所述机器人包括舵机和舵机连接件，舵机和舵机连接件构成整个主体。每个手臂三个连接件，即每个手臂三个自由度。每条腿六个连接件，即每条腿六个自由度，头部有两个连接件，即头部有两个自由度。所述控制方法采用的步态算法是对实时零力矩点算法的近似，通过输出耦合振荡曲线并结合倒立摆系统控制算法进行补偿修正，通过计算机仿真调整模型参数，获得了能够实时生成的稳定的仿人机器人步态仿真模型。最后在实物机器人上实验，达到最终的机器人步态效果。

Small humanoid robot with omnidirectional walking and control method thereof

The invention discloses a small-sized humanoid robot for realizing omnidirectional walking and a control method thereof, which is used for solving the technical problem that the existing small-sized humanoid robots can not achieve the purpose of walking in any direction. The technical proposal is that the robot comprises a steering gear and a steering gear connecting piece, wherein the steering gear and the steering gear connecting piece form the whole main body. Each arm has three connecting pieces, that is, each arm has three degrees of freedom. Each leg has six connectors, i.e., each leg has six degrees of freedom, and the head has two connecting pieces, that is, the head has two degrees of freedom. The control algorithm of gait method is used for real-time approximate zero moment point algorithm, the output coupling oscillation curve and the inverted pendulum control algorithm is compensated and corrected, through computer simulation to adjust the model parameters, the gait simulation of humanoid robot model can generate real-time stability. Finally, experiments are carried out on a real robot to achieve the final robot gait effect.

【技术实现步骤摘要】
实现全向步行的小型类人机器人及其控制方法
本专利技术涉及一种小型类人机器人，还涉及这种实现全向步行的小型类人机器人的控制方法。
技术介绍
中小型双足仿人机器人，已在服务，医疗，教育，娱乐等多个领域得到广泛应用。在娱乐方面，小型仿人机器人可用于舞蹈，踢球，格斗等多个方面，仿人的外形更能吸引人的注意力。现在国内的小型仿人机器人智能化程度低，自主分析处理能力弱，不能独立于外部控制完成任务。在国内基本没有机器人可以实现动态步行，市面上销售的常见娱乐型机器人，通过自带的动作编辑软件也能编辑出步行的动作，但其动作僵硬缓慢，只能沿着固定的方向，且在步行中容易摔倒。参照图7，文献“申请公布号是CN103770116A的中国专利技术专利”公开了一种十七自由度人形机器人。该机器人由头部、躯干和四肢构成，采用了十七个双轴舵机，可以完成许多仿人形动作。所述头部有一个自由度，每只手有三个自由度，每个腿部有五个自由度。该机器人臀部关节只有四个自由度，实现转弯动作时不自然，而且步行动作是预先编辑好的，不能实现向任意方向步行的目标。
技术实现思路
为了克服现有小型类人机器人不能实现向任意方向步行目的的不足，本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现全向步行的小型类人机器人，其特征在于：包括前胸(1)、AX18舵机(2)、核心电子支架(3)、头部支架(4)、电池盒挡板(5)、大腿连接件(6)、大臂连接件(7)、小臂连接件(8)、手(9)、脚踝连接件(10)、左大腿(11)、右大腿(12)、小腿连接件(13)、小腿(14)、脚部支架(15)、舵机垫片(16)、舵机连接件(17)、大腿支架(18)、脚底板(19)、小臂连接件(20)、背部挡板(21)、电池盒(22)和手连接件(23)；舵机包括第一舵机(0‑1)至第二十舵机(0‑20)；前胸(1)与背部挡板(21)通过第三舵机(0‑3)和第四舵机(0‑4)配合组成身体，外加核心电子支架...

【技术特征摘要】
1.一种实现全向步行的小型类人机器人，其特征在于：包括前胸(1)、AX18舵机(2)、核心电子支架(3)、头部支架(4)、电池盒挡板(5)、大腿连接件(6)、大臂连接件(7)、小臂连接件(8)、手(9)、脚踝连接件(10)、左大腿(11)、右大腿(12)、小腿连接件(13)、小腿(14)、脚部支架(15)、舵机垫片(16)、舵机连接件(17)、大腿支架(18)、脚底板(19)、小臂连接件(20)、背部挡板(21)、电池盒(22)和手连接件(23)；舵机包括第一舵机(0-1)至第二十舵机(0-20)；前胸(1)与背部挡板(21)通过第三舵机(0-3)和第四舵机(0-4)配合组成身体，外加核心电子支架(3)构成封闭空间；电池外置于身体后部的电池盒(22)内；头部支架(4)通过第一舵机(0-1)和第二舵机(0-2)组合设置在身体上方，与身体双自由度活动连接；左侧和右侧大臂连接件(7)分别通过第三舵机(0-3)和第四舵机(0-4)，对称设置在身体左右两侧，与身体活动连接；左侧与右侧小臂连接件(8)分别通过第五舵机(0-5)、第六舵机(0-6)与大臂连接件(7)活动连接，左侧与右侧手(9)分别通过第七舵机(0-7)、第八舵机(0-8)活动连接在小臂连接件(8)下方；左侧与右侧大腿支架(18)分别通过第九舵机(0-9)和第十舵机(0-10)对称设置在身体下方，与身体活动连接；大腿连接件(6)将第十一舵机(0-11)和第十三舵机(0-13)组合，设置在大腿支架(18)下方；第十五舵机(0-15)、第十六舵机(0-16)分别通过左右小腿连接件(13)与左大腿(11)、右大腿(12)连接；左侧与右侧小腿(14)分别通过第十五舵机(0-15)、第十六舵机(0-16)连接在左大腿(11)、右大腿(12)下方；脚部支架(15)将第十七舵机(0-17)与脚底板(19)组合，设置在小腿(14)下方。2.一种权利要求1所述实现全向步行的小型类人机器人的控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、模型建立；在机器人上设置三个振荡器，其中两个振荡器位于左脚和右脚中心，为运动振荡器，一个振荡器在机器人质心处，为平衡振荡器；每个振荡器又分别包含有6个子振荡器，分别为X，Y，Z三个轴方向的平移，记为x，y，z，以及绕X，Y，Z三个轴旋转，记为α，β，γ；运动振荡器和平衡振荡器的振荡基本计算公式如下，其中oscmove为运动振荡器输出，oscbal为平衡振荡器输出：oscbal(t)＝ρbalsin(ωbalt+δbal)+μbal(1)

【专利技术属性】
技术研发人员：史豪斌，刘朝辞，师屹东，梁田，卢海扬波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61