一种关节机器人行走控制方法技术

本发明专利技术涉及一种关节机器人行走控制方法，所述关节机器人行走控制方法包括以下步骤：检测关节机器人的运动速度，若所述运动速度大于预设值；获取关节机器人的姿态信息，从所述姿态信息中获取关节机器人的各连杆的质心位置坐标，根据所述各连杆的质心位置坐标计算关节机器人的实际偏摆力矩，判断所述实际偏摆力矩是否大于预设足部最大静摩擦力矩；所述实际偏摆力矩大于所述预设足部最大静摩擦力矩，则腿部关节驱动装置调整腿部关节角度变大，以使得关节机器人产生竖直向下的加速度。

A Walking Control Method for Joint Robots

【技术实现步骤摘要】
一种关节机器人行走控制方法
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种关节机器人行走控制方法。
技术介绍
现实世界中最早出现的仿人机器人应该首推1973年早稻田大学加藤一郎研究室开发的早期机器人。尽管技术还不是很成熟，早期机器人却既能通过视觉识别物体，也能通过听觉和语音合成与人进行言语交流，还能通过有触觉的双手队物体进行操作，能够用双足行走。随后又有令人惊叹的P2、P3、ASIMO的问世，到2008年NAO的出现，仿人机器人的各方面技术在不断地更新。在仿人机器人行走方面，也有其它一些方法，如S.Kajita的规划关节轨迹的方法，分析一个行走周期内踝关节和髋关节在各个状态下的位置和角度值，这些特征点被描述出来后再确定关节运动的连续曲线。该方法计算量大也很依赖于外界环境模型，对于自由度越多的机器人，其动态等式有时甚至是不可解的；S.Grillner的中心模型生成器，是基于神经网络的分析方法，由非振荡信号进行初始化，再以自包含的方法产生周期性信号的回路系统。该方法无需对机器人和外界环境进行动态模型，但无法准确获得对于神经连接的权重等一系列参数值；M.Ogino的弹道步行方法，是通过观察人类行走方式得出的，只在摆动的起始和结束阶段才驱动非支撑腿。弹道行走也就是一个行走控制器，在运动过程中，非支撑腿在摆动中间时刻是由重力和惯性力共同作用的结果。该方法在建立高能行走模型方面有很好的应用。机器人在行走过程中，身体容易失去平衡，具有髋关节的机器人，通常通过髋关节的转动以保持机器人的身体平衡；具有摆臂的机器人通常通过双臂的摆动实现机器人的身体平衡，但是有些关节机器人不具有髋关节和摆臂，如何控制关节机器人在行走过程中身体的平衡，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种关节机器人行走控制方法，能够解决如何控制关节机器人在行走过程中身体平衡的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种关节机器人行走控制方法，所述关节机器人行走控制方法包括以下步骤：检测关节机器人的运动速度，若所述运动速度大于预设值；获取关节机器人的姿态信息，从所述姿态信息中获取关节机器人的各连杆的质心位置坐标，根据所述各连杆的质心位置坐标计算关节机器人的实际偏摆力矩，判断所述实际偏摆力矩是否大于预设足部最大静摩擦力矩；所述实际偏摆力矩大于所述预设足部最大静摩擦力矩，则腿部关节驱动装置调整腿部关节角度变大，以使得关节机器人产生竖直向下的加速度。优选的，所述关节机器人的腿部连杆通过踝关节连接足部，所述足部安装有力传感器，所述力传感器用于测量所述足部所受到的力矩。优选的，所述腿部关节驱动装置包括控制器、电机及减速器，所述控制器的控制信号输出端连接所述电机的控制信号输入端，所述电机的动力输出端连接所述减速器的动力输入端，所述减速器驱动所述腿部关节转动，以调节腿部关节的角度。优选的，所述腿部关节具有两个方向的旋转轴线，所述减速器控制所述腿部关节沿两个方向的旋转轴线旋转，以变大或缩小腿部关节的角度。优选的，所述减速器与所述腿部关节同轴设置。优选的，所述各连杆的质心位置坐标的坐标原点为支撑腿与地面的接触点。优选的，所述腿部关节上设有关节扭矩传感器，所述关节扭矩传感器连接腿部关节与腿部连杆，所述关节扭矩传感器用于检测腿部关节所受到的扭矩。本专利技术提供的关节机器人行走控制方法，当关节机器人的运动速度过大，检测关节机器人的实际偏摆力矩是否大于预设足部最大静摩擦力矩，关节机器人的实际偏摆力矩大于预设足部最大静摩擦力矩，通过对支撑腿腿部关节进行控制，降低关节机器人的重心，使得关节机器人在垂直方向上产生一个向下的加速度，以增加足部静摩擦力矩，从而维持垂直方向的力矩平衡。该方法可以用于无髋关节或无上肢的机器人中，可以有效控制关节机器人在行走过程中的平衡。附图说明图1为本专利技术提供的关节机器人行走控制方法的一种具体实施方式的流程示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。请参看图1，图1为本专利技术提供的关节机器人行走控制方法的一种具体实施方式的流程示意图。如图1所示，本专利技术提供了一种关节机器人行走控制方法，所述关节机器人行走控制方法包括以下步骤：检测关节机器人的运动速度，若所述运动速度大于预设值；获取关节机器人的姿态信息，从所述姿态信息中获取关节机器人的各连杆的质心位置坐标，根据所述各连杆的质心位置坐标计算关节机器人的实际偏摆力矩，判断所述实际偏摆力矩是否大于预设足部最大静摩擦力矩；所述实际偏摆力矩大于所述预设足部最大静摩擦力矩，则腿部关节驱动装置调整腿部关节角度变大，以使得关节机器人产生竖直向下的加速度。具体的方案中，所述关节机器人的腿部包括腿部关节和连杆，关节机器人的躯干部分、胳膊部分也是由连杆组成。本专利技术提供的关节机器人行走控制方法，当关节机器人的运动速度过大，检测关节机器人的实际偏摆力矩是否大于预设足部最大静摩擦力矩，关节机器人的实际偏摆力矩大于预设足部最大静摩擦力矩，通过对支撑腿腿部关节进行控制，降低关节机器人的重心，使得关节机器人在垂直方向上产生一个向下的加速度，以增加足部静摩擦力矩，从而维持垂直方向的力矩平衡。该方法可以用于无髋关节或无上肢的机器人中，可以有效控制关节机器人在行走过程中的平衡。优选的方案中，所述关节机器人的腿部连杆通过踝关节连接足部，所述足部安装有力传感器，所述力传感器用于测量所述足部所受到的力矩。优选的方案中，所述腿部关节驱动装置包括控制器、电机及减速器，所述控制器的控制信号输出端连接所述电机的控制信号输入端，所述电机的动力输出端连接所述减速器的动力输入端，所述减速器驱动所述腿部关节转动，以调节腿部关节的角度。优选的方案中，所述腿部关节具有两个方向的旋转轴线，所述减速器控制所述腿部关节沿两个方向的旋转轴线旋转，以变大或缩小腿部关节的角度。优选的方案中，所述减速器与所述腿部关节同轴设置。优选的方案中，所述各连杆的质心位置坐标的坐标原点为支撑腿与地面的接触点。优选的方案中，所述腿部关节上设有关节扭矩传感器，所述关节扭矩传感器连接腿部关节与腿部连杆，所述关节扭矩传感器用于检测腿部关节所受到的扭矩。以上依据图式所示的实施例详细说明了本专利技术的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，但本专利技术不以图面所示限定实施范围，凡是依照本专利技术的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种关节机器人行走控制方法，其特征在于，所述关节机器人行走控制方法包括以下步骤：检测关节机器人的运动速度，若所述运动速度大于预设值；获取关节机器人的姿态信息，从所述姿态信息中获取关节机器人的各连杆的质心位置坐标，根据所述各连杆的质心位置坐标计算关节机器人的实际偏摆力矩，判断所述实际偏摆力矩是否大于预设足部最大静摩擦力矩；所述实际偏摆力矩大于所述预设足部最大静摩擦力矩，则腿部关节驱动装置调整腿部关节角度变大，以使得关节机器人产生竖直向下的加速度。

【技术特征摘要】
1.一种关节机器人行走控制方法，其特征在于，所述关节机器人行走控制方法包括以下步骤：检测关节机器人的运动速度，若所述运动速度大于预设值；获取关节机器人的姿态信息，从所述姿态信息中获取关节机器人的各连杆的质心位置坐标，根据所述各连杆的质心位置坐标计算关节机器人的实际偏摆力矩，判断所述实际偏摆力矩是否大于预设足部最大静摩擦力矩；所述实际偏摆力矩大于所述预设足部最大静摩擦力矩，则腿部关节驱动装置调整腿部关节角度变大，以使得关节机器人产生竖直向下的加速度。2.根据权利要求1所述的关节机器人行走控制方法，其特征在于，所述关节机器人的腿部连杆通过踝关节连接足部，所述足部安装有力传感器，所述力传感器用于测量所述足部所受到的力矩。3.根据权利要求2所述的关节机器人行走控制方法，其特征在于，所述腿部关节驱动装置包括控制器、电机及减速器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王拴绪，
申请(专利权)人：南京机器人研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32