一种自适应上下楼梯控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应上下楼梯控制系统和方法，根据关节和连杆长度、整体重量建立外骨骼或双足机器人模型；获取障碍物距离信息，通过障碍物检测模块检测前方是否有障碍物；若检测到前方的障碍物，则检测出障碍物的尺寸信息，并通过障碍物分类模块判断是否为可跨越的障碍物；若不是可跨越的障碍物，则通过安全性判断模块规划运动轨迹控制机器人运动到安全范围之内；若为可跨越的障碍物，则通过上下楼梯控制模块完成障碍物的跨越。本发明专利技术解决楼梯高度不固定环境的识别问题，提高机器人对外界环境的适应能力；实现机器人的步态拟人化，提高机器整体的智能性，有较强的可移植性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应上下楼梯控制系统和方法
本专利技术涉及机器人控制
，具体为一种自适应上下楼梯控制系统和方法。
技术介绍
在机器人控制领域，特别是双足机器人控制领域，环境感知并完成自适应控制是机器人智能化的直接表现。正常环境主要包括平地、斜坡和楼梯等，若是能够自动识别环境并采取相应的运动控制策略，对于轮式、双足、多足及其他移动机器人来说，将为扩大其运动范围提供极大帮助。在医疗康复领域，帮助下肢偏瘫、瘫痪病人行走的外骨骼机器人虽然能够实现起立、坐下及迈步等操作，但是对于其他复杂环境的处理明显不够。目前已有的外骨骼（双足）机器人要不只能处理固定尺寸的楼梯，要不只能采用较生硬的步态完成上下楼梯。目前的外骨骼机器人只能使用生硬的步态处理固定尺寸的楼梯。由于各地楼梯的尺寸不一致，若使用固定步态，根本不足以帮助残疾人适应各种地形，严重限制其活动范围。
技术实现思路
针对上述问题本专利技术的目的在于提供一种能够自动感知楼梯高度并规划仿人轨迹，实现上下不同尺寸楼梯的自适应上下楼梯控制系统和方法，技术方案如下：一种自适应上下楼梯控制系统，用于控制外骨骼或双足机器人上下不同尺寸楼梯，包括数据采集模块、障碍物检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应上下楼梯控制系统，其特征在于，用于控制外骨骼或双足机器人上下不同尺寸楼梯，包括数据采集模块、障碍物检测模块、障碍物分类模块、上下楼梯控制模块和安全性判断模块；数据采集模块包括设置在机器人躯干各处的传感器，用于获取机器人行走数据，障碍物尺寸及距离信息；障碍物检测模块通过障碍物距离信息进行环境感知，并将获取的环境参数传递给上下楼梯控制模块；障碍物分类模块判断前方障碍物是否是可跨越的障碍物；上下楼梯控制模块根据环境参数，以预先建立的内部外骨骼或双足机器人模型及正常人上下楼梯原型轨迹数据为基础，通过机器学习算法规划类人化上下楼梯运动轨迹和步态，自适应完成对不同环境参数障碍物的跨越动作。

【技术特征摘要】
1.一种自适应上下楼梯控制系统，其特征在于，用于控制外骨骼或双足机器人上下不同尺寸楼梯，包括数据采集模块、障碍物检测模块、障碍物分类模块、上下楼梯控制模块和安全性判断模块；数据采集模块包括设置在机器人躯干各处的传感器，用于获取机器人行走数据，障碍物尺寸及距离信息；障碍物检测模块通过障碍物距离信息进行环境感知，并将获取的环境参数传递给上下楼梯控制模块；障碍物分类模块判断前方障碍物是否是可跨越的障碍物；上下楼梯控制模块根据环境参数，以预先建立的内部外骨骼或双足机器人模型及正常人上下楼梯原型轨迹数据为基础，通过机器学习算法规划类人化上下楼梯运动轨迹和步态，自适应完成对不同环境参数障碍物的跨越动作。2.根据权利要求1所述的自适应上下楼梯控制系统，其特征在于，还包括安全性判断模块，安全性判断模块判断整个运动过程中的安全性能，判断是否与环境中障碍物发生碰撞以及整体是否有摔倒的趋势或者已经摔倒，进而进行相应的调整和处理。3.根据权利要求1所述的自适应上下楼梯控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括安装于机器人踝关节（1）的前向和纵向测距传感器，安装于机器人脚尖（2）的接触开关或测力传感器，安装于机器人鞋底（2）的压力传感器，安装于机器人膝关节（4）、踝关节（1）或髋关节（7）的力矩传感器和角度编码器；各个关节连杆以及上肢躯干上安装用于测量连杆角度、角速度、线速度、角加速度和线加速度的仪器。4.一种如权利要求1所述自适应上下楼梯控制系统的控制方法，其特征在于，包括：步骤A：根据关节和连杆长度、整体重量建立外骨骼或双足机器人模型；步骤B：获取障碍物距离信息，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：程洪，徐发树，
申请(专利权)人：布法罗机器人科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51