一种双足机器人足部力和力矩跟随控制方法技术

技术编号:22134865 阅读:29 留言:0更新日期:2019-09-18 08:40
本发明专利技术公开了一种双足机器人足部力和力矩跟随控制方法,该方法设计了双弹簧阻尼模型,并用LQR优化方法设计力跟随控制器,实现了双足机器人足部受力和力矩的跟随;而足部期望受力、足部期望力矩由规划ZMP分配方法计算得到,最终使得双足机器人的ZMP跟随更好,且能够适应一定的不平整地面。本发明专利技术舍弃了传统的ZMP跟随以实现双足机器人稳定行走和不平整地面适应的控制方式,直接计算使机器人稳定行走的足部期望受力和受力矩,并直接控制实现足部受力和受力矩的跟随,从更加本质、更容易实现的方式进行稳定控制,控制响应更快,适应不平整地面的能力更强,而ZMP跟随效果很理想。

A Foot Force and Torque Following Control Method for Biped Robots

【技术实现步骤摘要】
一种双足机器人足部力和力矩跟随控制方法
本专利技术属于机器人
,具体涉及一种双足机器人足部力和力矩跟随控制方法。
技术介绍
零力矩点ZMP是双足机器人研究中非常重要的概念,其对双足机器人的行走规划、稳定等有举足轻重的作用。评估双足机器人行走是否的稳定地一个重要手段是实际ZMP是否能够良好地跟随规划的ZMP。而足部受到的力和力矩可以体现机器人的ZMP情况,一般也是通过足部受到的力和力矩来计算机器人在平地上行走时实际的ZMP,故可以通过控制机器人实际的足部力和力矩,使其能够跟随规划的力和力矩,以此来实现ZMP的跟随,并使机器人行走地更加稳定。这个方法从物理的角度来看,能够使得足部一直提供机器人稳定行走所需要的力和力矩,所以理论上还能实现让机器人在任意不平整地面上行走的效果,但由于机器人系统带来的滞后以及冲击带来的各种误差,力和力矩的控制效果无法达到理论的理想状态,机器人只能适应较小的地面起伏,但对于位置控制机器人来说,这也是很难得可贵的。现有技术公开了双足机器人不平整地面行走的稳定控制方法,该方法结合柔顺控制,能够减小机器人足部着地冲击,以保证足部落地时的ZMP在脚底板支撑域内,以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双足机器人足部力和力矩跟随控制方法,其特征在于,通过规划的机器人零力矩点分配机器人足部期望受力和足部期望力矩,将足部期望受力、足部期望力矩分别与足部实际受力、足部实际力矩作差,差值作为力跟随控制器的输入量,力跟随控制器输出踝关节三个方向的位置调节量,并将位置调节量加在原有的踝关节轨迹规划,得到调节后的踝关节轨迹,通过逆运动学得到各关节角度,实现机器人足部力和力矩的跟随,继而实现ZMP跟随。

【技术特征摘要】
1.一种双足机器人足部力和力矩跟随控制方法,其特征在于,通过规划的机器人零力矩点分配机器人足部期望受力和足部期望力矩,将足部期望受力、足部期望力矩分别与足部实际受力、足部实际力矩作差,差值作为力跟随控制器的输入量,力跟随控制器输出踝关节三个方向的位置调节量,并将位置调节量加在原有的踝关节轨迹规划,得到调节后的踝关节轨迹,通过逆运动学得到各关节角度,实现机器人足部力和力矩的跟随,继而实现ZMP跟随。2.根据权利要求1所述的双足机器人足部力和力矩跟随控制方法,其特征在于,所述踝关节三个方向包括踝关节的竖直方向、俯仰方向和翻滚方向。3.根据权利要求1所述的双足机器人足部力和力矩跟随控制方法,其特征在于,所述足部实际受力、足部实际力矩是通过机器人踝部的六维力传感器来计算。4.根据权利要求1所述的双足机器人足部力和力矩跟随控制方法,其特征在于,所述足部期望受力、足部期望力矩由规划ZMP分配方法计算得到。5.根据权利要求4所述的双足机器人足部力和力矩跟随控制方法,其特征在于,所述规划ZMP分配...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄强董宸呈余张国陈学超李庆庆黄则临黄远灿
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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