双足机器人阻抗控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双足机器人阻抗控制方法及装置，涉及阻抗控制方法设计技术领域，使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；获取双足机器人的阻抗模型；根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出方式，通过使用自然衰减函数修改阻抗控制中的外力输入，达到了调节对机器人双足的阻抗控制目的，进而解决阻抗控制会带来机器人形变，影响机器人行走时的平衡，使机器人行走过程更加稳定自然。

【技术实现步骤摘要】
双足机器人阻抗控制方法及装置
本专利技术涉及阻抗控制方法设计
，尤其是涉及一种双足机器人阻抗控制方法及装置。
技术介绍
双足机器人行走时，阻抗控制作用于悬空腿着地后到另一只脚离地时的整个双腿支撑期，其中阻抗控制被广泛应用在双足机器人的行走中，因为它可以有效减小触地时外力的冲击，例如在机器人的腿踩到地面时，会有一个力的反馈，则需要阻抗控制对反馈力进行分析，再实现对机器人双腿上各活动关节的控制，减缓外力对机器人的冲击。但阻抗控制会带来机器人形变，影响机器人行走时的平衡。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种双足机器人阻抗控制方法及装置，以解决现有技术中对于机器人的阻抗控制会带来机器人形变，影响机器人行走时的平衡技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种双足机器人阻抗控制方法，包括：使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；获取双足机器人的阻抗模型；根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出；根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定各个关节的关节角；将所述各个关节的关节角信息发送给电机，以使所述电机对机器人双足进行阻抗控制。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述阻抗模型包括：其中，M表示机器人的虚拟质量矩阵，B表示阻尼系数矩阵，K表示刚度矩阵，F是所述双足机器人着地脚受到的撞击力，X是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位态列向量。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数的步骤的公式，包括：其中m是机器人的质量，b是阻尼，k是弹簧的弹性系数，F是所述双足机器人着地脚受到的撞击力，x是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位置姿态。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定所述各关节的关节角的步骤，包括：根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态确定所述各个关节的目标位置姿态；利用逆向运动学算法对所述各个关节的目标位置姿态进行计算得到所述各个关节的自由度关节角。第二方面，本专利技术实施例还提供一种双足机器人阻抗控制装置，包括：修正模块，使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；获取模块，用于获取双足机器人的阻抗模型；第一确定模块，用于根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；计算模块，用于根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出；第二确定模块，用于根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定各个关节的关节角；发送模块，用于将所述各个关节的关节角信息发送给电机，以使所述电机对机器人双足进行阻抗控制。根据所述传递函数和所述双足机器人的各个关节的当前多自由度信息，确定所述各个关节的目标多自由度信息；将各个所述关节角的目标多自由度信息发送给电机，以使所述电机对机器人双足进行阻抗控制。第三方面，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述方法。在本专利技术实施例中，使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；获取双足机器人的阻抗模型；根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出方式，通过使用自然衰减函数修改阻抗控制中的外力输入，达到了调节对机器人双足的阻抗控制目的，进而解决阻抗控制会带来机器人形变，影响机器人行走时的平衡，使机器人行走过程更加稳定自然。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的双足机器人阻抗控制方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的基于步骤S105方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的坐标系建立示意图；图4为本专利技术实施例提供的双足机器人阻抗控制装置模块示意图。图标：01-修正模块；02-获取模块；03-第一确定模块；04-计算模块；05-第二确定模块；06-发送模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术实施例，提供了一种双足机器人阻抗控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。图1是根据本专利技术实施例的双足机器人阻抗控制方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤S101，使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；在本专利技术实施例中，自然衰减函数是自然指数函数y＝e-αt当α＞0的情形。α决定着衰减的速度因此也做衰减系数，当t＝0时，函数等于1；经过无穷的时间，函数衰减到0的特点，衰减系数越大，初始的衰减速度也越大，但经过无穷远，函数又都回到0，在本专利技术实施例中双足机器人着地脚受到的撞击力，即需要研究的外力，使用自然衰减函数与外力的乘积作为阻抗控制的输入，可以使外力随着时间的增加逐渐衰减到零，而不产生形变。步骤S102，获取双足机器人的阻抗模型；在本专利技术实施例中，阻抗模型包括：其中，M表示机器人的虚拟质量矩阵，B表示阻尼系数矩阵，K表示刚度矩阵，F是双足机器人着地脚受到的撞击力，即受到的外力，X是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位态列向量，通过建立机器人内部参数与外部受力关系的阻抗模型，以便后续对阻抗控制的输入进行研究分析，最终确定保持机器人行为稳定的优化方案。步骤S103，根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；在本专利技术实施例中，根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数的步骤的公式，包括：其中m是机器人的质量，b是阻尼，k是弹簧的弹性系数，F是双足机器人着地脚受到的撞击力，x是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位置姿态，即用外力与自然衰减函数的乘积作为阻抗控制的输入，其中，传递函数只与阻抗的模型有关系，将包含自然衰减函数的阻抗模型作为预期的阻抗模型，对该模型进行拉普拉斯变换得到传递函数。步骤S104，根据阻抗控制的输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双足机器人阻抗控制方法，其特征在于，包括：使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；获取双足机器人的阻抗模型；根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出；根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定各个关节的关节角；将所述各个关节的关节角信息发送给电机，以使所述电机对机器人双足进行阻抗控制。

【技术特征摘要】
1.一种双足机器人阻抗控制方法，其特征在于，包括：使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；获取双足机器人的阻抗模型；根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出；根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定各个关节的关节角；将所述各个关节的关节角信息发送给电机，以使所述电机对机器人双足进行阻抗控制。2.根据权利要求1所述的双足机器人阻抗控制方法，其特征在于，所述阻抗模型包括：其中，M表示机器人的虚拟质量矩阵，B表示阻尼系数矩阵，K表示刚度矩阵，F是所述双足机器人着地脚受到的撞击力，X是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位态列向量。3.根据权利要求1所述的双足机器人阻抗控制方法，其特征在于，根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数的步骤的公式，包括：其中m是机器人的质量，b是阻尼，k是弹簧的弹性系数，F是所述双足机器人着地脚受到的撞击力，x是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位置姿态。4.根据权利要求1所述的双足机器人阻抗控制方法，其特征在于，根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊友军，王岳嵩，赵明国，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44