【技术实现步骤摘要】
一种高能效轻量化结构双足机器人的逆运动学求解方法
本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种具有高能效轻量化腿足结构双足机器人的逆运动学求解方法。
技术介绍
双足机器人是具有多个自由度的高维非线性系统，对其进行步态规划与控制是一项非常具有挑战性的工作。如何实现快速的步态规划一直是国内外研究人员重点关注的问题，它关系到双足机器人的实时性与鲁棒性能。为实现高实时性的步态规划，国内外研究人员目前一般先基于简化模型规划出机器人的质心(或躯干)以及落脚点轨迹，然后再利用逆运动学求解出机器人腿足各驱动关节的轨迹。目前，国内外研究人员在进行双足机器人结构设计时常使其髋关节的三个电机轴交于一点，包括硕士论文《仿人机器人结构设计与分析》所述的浙江大学的ZJUKong，以及最近的期刊论文《ContactForce/TorqueControlBasedonViscoelasticModelforStableBipedalWalkingonIndefiniteUnevenTerrain》所述的北京理工大学的BHR-6P。当双足机器人髋关节的...
【技术保护点】
1.一种高能效轻量化结构双足机器人的逆运动学求解方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，可以采用旋量法建立机器人坐标系，并构造表征姿态信息的矢量，进而构建出用于逆运动学求解的表达式方程，根据期望的末端位置采用牛顿拉夫逊算法对机器人的逆运动学进行数值求解获得机器人各关节角度。/n步骤二，基于步骤一得到的关节角度，可以采用几何方法计算出各关节驱动电机需要转动的角度。/n
【技术特征摘要】
1.一种高能效轻量化结构双足机器人的逆运动学求解方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，可以采用旋量法建立机器人坐标系，并构造表征姿态信息的矢量，进而构建出用于逆运动学求解的表达式方程，根据期望的末端位置采用牛顿拉夫逊算法对机器人的逆运动学进行数值求解获得机器人各关节角度。
步骤二，基于步骤一得到的关节角度，可以采用几何方法计算出各关节驱动电机需要转动的角度。
2.如权利要求1所述高能效轻量化结构双足机器人的逆运动学求解方法，其特征在于，所述步骤一具体为：
首先，利用旋量法建立机器人坐标系并获得机器人位姿的表达式；在初始状态下，各关节角度为0，各关节的局部坐标系与世界坐标系平行；机器人第i个关节角度qi相对第i-1个关节角度qi-1的齐次变换矩阵为：
其中，ai为关节角度qi的单位转轴向量，表示由ai生成的斜对称矩阵，bi表示关节角度qi-1局部坐标系下qi局部坐标系原点的位置矢量，的表达如下：
其中，E为单位矩阵；基于齐次转换矩阵机器人关节角度qi的位姿矩阵为Ti：
其中，Ri为关节角度qi的姿态矩阵，pi为关节角度qi的绝对位置矢量，R0和p0分别为机器人起始杆件的位姿矩阵和绝对位置矢量；基于位姿矩阵Ti，令第j个关节角度qj为机器人的末端关节角度，则机器人末端的位姿矩阵Tj为：
然后，基于机器人末端的位姿矩阵Tj，构建机器人逆运动学求解的表达...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁海辉，施佳晨，顾建军，朱世强，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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