一种基于强化学习的双足机器人重心控制方法与仿真系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于强化学习的双足机器人重心控制方法及系统、设备、存储介质，所述方法包括：机器人三维组件构建步骤，基于基本立方体组件构建机器人三维模型，并设定各部分的自由度；机器人重力系统构建步骤，标定基本立方体组件的参数及初始状态下机器人重心，构建机器人重力系统；机器人惯量系统构建步骤，构建基于腿部各关节的转动惯量模型；机器人重心控制步骤，构建双足机器人的重心及稳态行走的重心控制策略，进行重心控制相关参数标定和设置；机器人模拟仿真步骤，基于强化学习框架实现双足机器人的重心及稳态行走控制仿真。本发明专利技术可实现机器人高效、即时的重心控制，适应多变的路面环境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于强化学习的双足机器人重心控制方法与仿真系统
本专利技术属于属于机器人、人工智能领域，尤其涉及一种基于强化学习的双足机器人重心控制方法与仿真系统。
技术介绍
近年来，机械制造技术及人工智能技术的提升，机器人的需求与应用领域得到了极大的拓展，各类工业机器人、扫地机器人、服务机器人等，在各行业中均得到了成功的应用。在服务机器人领域，双足式的高仿真机器人一直是最难、最重点的研究方向，一个很重要的原因在于双足机器人在动态运行中，需要高效、即时的重心控制，以保证迅速、平稳的移动。然而受当前机械制造水平、制造成本、算法性能等综合的影响，目前尚未有性能良好的双足机器人能够实现全地形的无辅助行走。采用高效、精确的重心控制方法，是双足机器人动态控制最为核心的部分，传统的重心控制算法通常通过各类模型来实现，效果较差且无法实时适应多变的路面环境。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种基于强化学习的双足机器人重心控制方法及系统，用于解决双足机器人重心效果不佳且无法实时适应多变的路面环境的问题。本专利技术第一方面，公开一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于强化学习的双足机器人重心控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n机器人三维组件构建步骤，基于基本立方体组件构建机器人三维模型，并设定各部分的自由度；/n机器人重力系统构建步骤，标定基本立方体组件的参数及初始状态下机器人重心，构建机器人重力系统；/n机器人惯量系统构建步骤，考虑双足机器人在运动时每个组件的形态变化，构建机器人各关节的惯量系统；/n机器人重心控制步骤，根据机器人重力系统、惯量系统确定影响机器人重心控制的相关参数，构建双足机器人稳态行走的重心控制策略，进行重心控制相关参数标定和设置；所述重心控制策略包括以机器人头部相对于地面的高度的三维变化情况来标定机器人是否处于正常行走...

【技术特征摘要】
1.一种基于强化学习的双足机器人重心控制方法，其特征在于，所述方法包括：
机器人三维组件构建步骤，基于基本立方体组件构建机器人三维模型，并设定各部分的自由度；
机器人重力系统构建步骤，标定基本立方体组件的参数及初始状态下机器人重心，构建机器人重力系统；
机器人惯量系统构建步骤，考虑双足机器人在运动时每个组件的形态变化，构建机器人各关节的惯量系统；
机器人重心控制步骤，根据机器人重力系统、惯量系统确定影响机器人重心控制的相关参数，构建双足机器人稳态行走的重心控制策略，进行重心控制相关参数标定和设置；所述重心控制策略包括以机器人头部相对于地面的高度的三维变化情况来标定机器人是否处于正常行走状态，进行重心控制；
机器人模拟仿真步骤，基于强化学习框架实现双足机器人的重心及稳态行走控制仿真。


2.根据权利要求1所述基于强化学习的双足机器人重心控制方法，其特征在于，所述机器人三维组件构建步骤具体包括：
构建基本立方体组件，包括2个型号的立方体，记为大号立方体和小号立方体；
通过1个大号立方体构建双足机器人头部立方体模型；
通过4个小号立方体，组合成双足机器人的1个手臂模型，两手臂总共由8个小号立方体构成，同时省去手掌部分建模；
通过2个大号立方体，并联在一起构成双足机器人胸部立方体模型；
通过1个大号立方体，构建双足机器人腹部立方体模型；
通过6个小立方体，组成双足机器人单条腿部立方体模型，双腿总共由12个小号立方体构成，同时省去脚踝以下部分建模；
设定头部立方体模型有前后转动、左右转动2个自由度；
设定胸部立方体模型有前后转动、左右转动2个自由度；
设定腹部立方体模型有前后转动、左右转动、绕垂直轴向转动3个自由度；
设定手部立方体在肩部有前后转动、左右转动2个自由度；肘部具有1个自由度；
设定腿部立方体模型在髋关节部分有前后转动、左右转动2个自由度；膝关节有前后转动1个自由度。


3.根据权利要求2所述基于强化学习的双足机器人重心控制方法，其特征在于，机器人重力系统构建步骤中，所述标定基本立方体组件的参数具体为：标定大号立方体和小号立方体的密度质量、体积、质量；
在各组件紧连、平铺、垂直状态下，标定机器人重心，所述初始状态下的重心位于机器人中轴线上的腹部区域。


4.根据权利要求3所述基于强化学习的双足机器人重心控制方法，其特征在于，机器人惯量系统构建步骤中，腿部有2个可转动关节，分别为髋关节和膝关节；
设两条腿的髋关节的2个自由度方向与水平面夹角为θ1和θ2、θ3和θ4，两个膝关节的1个自由度方向与水平面夹角为α1和α2，双足机器人行走稳态速度为v；
膝关节转动过程中，要转动3个小立方体，根据髋关节的转动角度计算惯量的方向；
髋关节在转动过程中，根据膝关节的角度确定腿部的重心位置和惯量方向。


5.根据权利要求4所述基于强化学习的双足机器人重心控制方法，其特征在于，机器人重心控制步骤具体包括：
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，
申请(专利权)人：武汉远图信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42