【技术实现步骤摘要】
一种双足机器人动态运动生成与控制方法
本专利技术属于仿人机器人
，尤其是一种双足机器人动态运动生成与控制方法。
技术介绍
双足机器人是具有人类外形，双足等特征的智能机器人，也成为人们想象中代表机器人的具体形式，它可以实现类人的灵巧行走动作，对未知环境的适应能力强，大大减少专用机器人需要对环境改造的成本，同时代替人工劳动完成更加复杂工作任务等。双足机器人是集多门基础学科技术于一体，配合仿生学、控制理论及人工智能等学科发展的综合性应用平台系统，高级创新性密集的机电一体化平台可以评价国家科技发展水平。近年来，双足机器人在结构、驱动和控制的研究更加依赖人类仿生学基础理论，而反过来双足机器人的研究也同时展示出人类运动的一般规律，相互之间的促进对特殊人群的服务和提高人类生活水平具有极其重要的作用。所以，双足机器人具有重要的研究意义与应用价值。双足机器人运动仍在静态与准静态平衡控制中，即规划的轨迹是实时稳定的，需要驱动关节精准跟随参考角度，但这样做的成本是高能耗、动作僵硬以及灵活度低。所以另一个研究方向是双足机器人动态运动的...
【技术保护点】
1.一种双足机器人动态运动生成与控制方法，其特征在于，在单脚支撑期，通过建立全身动力学反馈线性化控制器控制支撑腿的长度和上身俯仰的姿态保持双足机器人动态运动特性；基于全身动力学模型解耦摆动腿与全身的动力学耦合，通过建立摆动腿预测控制模型控制在未来观测规划的位置，落脚点调节给出了未来腿末端一系列目标点，根据环境信息规划摆动腿末端轨迹、实时调整动腿的落脚点；由支撑腿的全身动力学力矩控制量和摆动腿的控制力矩一同作为双足机器人运动控制输入。/n
【技术特征摘要】
1.一种双足机器人动态运动生成与控制方法，其特征在于，在单脚支撑期，通过建立全身动力学反馈线性化控制器控制支撑腿的长度和上身俯仰的姿态保持双足机器人动态运动特性；基于全身动力学模型解耦摆动腿与全身的动力学耦合，通过建立摆动腿预测控制模型控制在未来观测规划的位置，落脚点调节给出了未来腿末端一系列目标点，根据环境信息规划摆动腿末端轨迹、实时调整动腿的落脚点；由支撑腿的全身动力学力矩控制量和摆动腿的控制力矩一同作为双足机器人运动控制输入。
2.根据权利要求1所述的一种双足机器人动态运动生成与控制方法，其特征在于，建立全身动力学反馈线性化控制器的方法为：
S1.1，建立双足机器人全身动力学的浮动基动力学模型，表示为：
其中，M、C、G分别表示动力学的惯性矩阵、科氏力矩阵和重力向量，B为力矩筛选矩阵，分别表示右腿和左腿末端收到的外界力，Jr、Jl表示右腿和左腿末端在世界坐标系中的雅可比矩阵；
S1.2，由双足机器人在坐标系的位置qs和双足机器人的速度组成状态变量
S1.3，基于状态变量x，将双足机器人动力学系统写成非线性控制系统的形式：
其中：f(x)为状态转移向量，g(x)为输入转移矩阵，u为驱动力矩向量；
S1.4，为控制期望支撑腿的腿长和期望上身姿态设计非线性控制系统的输出为y＝h(qs)，h(qs)是一个只与当前系统状态有关的函数；
S1.5，基于S1.3和S1.4，设计得到控制腿长和上身姿态的全身动力学控制量uWBDC：
其中，是输出函数y的一阶微分量，参数ε是满足1＞ε＞0的实数，需要在控制中适量选取，Lg、Lf分别为y沿着f(x)、g(x)的Lie导数。
3.根据权利要求2所述的一种双足机器人动态运动生成与控制方法，其特征在于，S1.3中的f(x)和g(x)分别表示为：
其中，M、C、G、分别表示动力学的惯性矩阵、科氏力矩阵和重力向量，分别表示右腿和左腿末端收到的外界力，Jr、Jl表示右腿和左腿末端在世界坐标系中的雅可比矩阵，0n×m表示一个n行m列的零矩阵，B为力矩筛选矩阵。
4.根据权利要求3所述的一种双足机器人动态运动生成与控制方法，其特征在于，输出函数y＝h(qs)表示为其中，θtorLsup分别是当前上身俯仰角度实际值、支撑腿长度的实际值。
5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种双足机器人动态运动生成与控制方法，其特征在于，建立摆动腿预测控制模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，韩连强，陈学超，余张国，朱西硕，石青，
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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