本发明专利技术公开一种基于Vrep的四足机器人控制方法、系统及装置，该方法包括：仿真与实体关系建立：利用Vrep建立实体四足机器人的仿真四足机器人，使二者性能保持一致；算法开发迁移：检验在Vrep进行算法开发的可行性，完成算法开发后，将控制指令通过网络串口发送到实体四足机器人，完成算法迁移；机器人遥操作控制：通过网络串口对实体四足机器人进行控制。本发明专利技术通过建立精确的仿真机器人模型，可降低机器人开发成本及开发周期，通过MLP神经网络模型解决参数多、精度低、计算量大的问题；通过偏差校准，可在实物与仿真出现较大偏差时主动停止程序，防止对机器人造成破坏；建立四足机器人遥操作控制平台，节省控制软件的开发。节省控制软件的开发。节省控制软件的开发。
【技术实现步骤摘要】
一种基于Vrep的四足机器人控制方法、系统及装置
[0001]本专利技术涉及机器人领域，特别是涉及一种基于Vrep的四足机器人控制方法、系统及装置。
[0002]背景
[0003]目前，四足机器人已经广泛应用在抢险救灾、极地探险等危险系数高、作业环境恶劣的场景，成为移动机器人领域人们研究的重点对象。四足机器人的出现极大的扩展了机器人的应用范围，原来的轮式机器人虽然速度快，但是无法适应森林、山川等复杂地形。履带机器人虽然越野能力强，但是其体积庞大、灵活性差，对于一些障碍物比较密集的场所，履带机器人很难通过。四足机器人因为它机动灵活，体积小巧，越野能力强的优点，在探险、探测领域得到广泛应用。
[0004]四足机器人虽然有较好的越野能力，但其控制算法复杂，并且对于楼梯、碎石路等不同环境其又有不同的控制算法，因此其开发周期较长，设计难度大，并且长时间操作实体机器人，很容易造成机器人的损坏。
[0005]当前四足机器人开发设计方法多是直接对实体机器人平台进行编程，在通过软件仿真后，直接将程序迁移到四足机器人上。四足机器人相比于轮式机器人其机械结构更加复杂，直接利用实体机器人进行开发时进行这种设计方法泛化性差，在仿真与实物机器人参数、性能差距较大时，极易对实体机器人造成破环，并且对于一些复杂算法很难将仿真与实体相结合。
[0006]当前在仿真机器人的电机时多利用方程建立电机的响应曲线，根据电机的参数模型来设计仿真参数。这种方法对电机参数的测量精度要求高，电机的参数众多，并且其受摩擦力、电流变化等因此影响较大，因此很难建立稳定仿真模型。
[0007]当前四足机器人的开发设计缺少高效的开发设计方法，基于实物平台的开发调试方法不仅开发效率低、迁移性差，而且极易对机器人造成破坏。
技术实现思路
[0008]为了弥补上述现有技术的四足机器人的开发效率低的不足，本专利技术提出一种基于Vrep的四足机器人控制方法、系统及装置。
[0009]本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
[0010]本专利技术提出一种基于Vrep的四足机器人控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：仿真与实体关系建立：接受用户的指令，利用Vrep仿真环境建立实体四足机器人的仿真四足机器人，使实体四足机器人与仿真四足机器人的性能保持一致；S2：算法开发迁移：接受用户的指令，检验在Vrep仿真环境进行算法开发的可行性，完成算法开发后，将控制指令通过网络串口发送到实体四足机器人，完成算法迁移；S3：机器人遥操作控制：接受用户的指令，通过网络串口对实体四足机器人进行控制。
[0011]在一些实施例中，所述S1步骤包括如下步骤：S11：静态参数仿真建立，根据实体四足机器人搭建仿真四足机器人，测量实体四足机器人的静态物理参数，构建仿真四足机器
人的硬件框架；S12：动态参数仿真建立，仿真和匹配实体四足机器人与仿真四足机器人之间各电机参数、摩擦力、质量响应参数，通过采集实体四足机器人电机数据，来建立仿真四足机器人的电机模型；S13：偏差校准，通过网络串口建立仿真四足机器人与实体四足机器人之间的连接，通过在虚拟环境中控制实体四足机器人的移动来调整相关参数，利用网络串口定时更新四足机器人各关节信息来减少累计误差。。
[0012]在一些实施例中，所述S11步骤包括如下步骤：S111：获取实体四足机器人各个部位的参数：测量实体四足机器人各关节质量、各关节长度、质心位置；S112：根据参数信息搭建仿真四足机器人：搭建仿真四足机器人腿部关节模型、躯体模型。
[0013]在一些实施例中，所述S12步骤包括如下步骤：S121：电机数据采集：输入量为电机当前时刻的速度、加速度、位置、力矩以及输入电压，其中控制变量为输入电压；输出量为下一时刻的速度、加速度、位置、力矩信息；S122：神经网络训练：建立多层神经网络，包括输入层、隐藏层和输出层，各层级之间通过激活函数连接；通过训练迭代得到电机的神经网路模型；S123：仿真测试：将模型导入到Vrep仿真平台中，模拟实体四足机器人电机的动态参数，通过电压信号来控制仿真机器人电机的运用。
[0014]在一些实施例中，在S122步骤中：通过获取电机在不同时刻的电压、速度、加速度参数来训练网络模型；根据当前电机的速度、加速度、位置以及输入的电压信息，输出下一时刻电机的速度、加速度、位置参数。
[0015]在一些实施例中，所述S13步骤包括如下步骤：S131：运行程序，在仿真程序中设置电机位置；S132：通过网络串口将指令发送给实体四足机器人，实体四足机器人执行命令；S133：实体四足机器人反馈位置、速度、姿态参数信息；S134：仿真数据与实体数据比对，若偏差大于Error1，则暂停程序，等待参数修改后重新启动；若偏差没有大于Error1，则更新仿真参数，再继续运行程序。
[0016]在一些实施例中，所述S2步骤包括：S21：基于仿真平台的算法开发；S22：实体机器人算法迁移；S23：算法优化。
[0017]在一些实施例中，所述S3步骤包括：所述仿真四足机器人与所述实体四足机器人通过网络串口通信方式连接；所述仿真四足机器人发送电机控制命令到所述实体四足机器人；所述实体四足机器人返回各个电机速度、位置、姿态信息给所述仿真四足机器人，实现控制实体四足机器人电机的速度、位置，实现控制实体四足机器人的移动，实现控制实体四足机器人的姿态信息反馈。
[0018]本专利技术还提出一种基于Vrep的四足机器人控制系统，其特征在于，包括：仿真与实体关系建立模块、算法开发设计模块、机器人遥操作控制模块；所述仿真与实体关系建立模块，用于建立实体四足机器人和仿真四足机器人之间的参数关系，使实体四足机器人和仿真四足机器人的性能保持一致；所述算法开发设计模块，用于在Vrep软件平台对开发设计的算法进行仿真，检验算法可行性；完成算法仿真后，利用网络串口将机器人仿真时的各关节动作发送给实体四足机器人，将算法迁移到实体机器人上；所述机器人遥操作控制模块，用于在建立仿真四足机器人后，通过网络串口对实体四足机器人进行控制，在软件中实时反馈实体四足机器人的状态。
[0019]在一些实施例中，所述仿真与实体关系建立模块包括：静态参数仿真子模块、动态参数仿真子模块、偏差校准子模块；所述静态参数仿真子模块，用于根据实体四足机器人搭
建仿真四足机器人，测量实体四足机器人的静态物理参数，构建仿真四足机器人的硬件框架；所述动态参数仿真子模块，用于实体四足机器人与仿真四足机器人之间各电机参数、摩擦力、质量响应参数的仿真和匹配；通过采集实体四足机器人电机数据，来建立仿真四足机器人的电机模型；所述偏差校准子模块，用于通过网络串口建立仿真四足机器人与实体四足机器人之间的连接，通过在虚拟环境中控制实体四足机器人的移动来调整相关参数；利用网络串口定时更新四足机器人各关节信息来减少累计误差。
[0020]本专利技术还提出一种基于Vrep的四足机器人控制装置，包括：实体四足机器人、路由器、计算机、电子秤、力传感器、米尺；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于Vrep的四足机器人控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：仿真与实体关系建立：接受用户的指令，利用Vrep仿真环境建立实体四足机器人的仿真四足机器人，使实体四足机器人与仿真四足机器人的性能保持一致；S2：算法开发迁移：接受用户的指令，在Vrep仿真环境中进行算法开发；完成算法开发后，将控制指令通过网络串口发送到实体四足机器人，完成算法迁移；S3：机器人遥操作控制：接受用户的指令，通过网络串口对实体四足机器人进行控制。2.如权利要求1所述的基于Vrep的四足机器人控制方法，其特征在于：所述S1步骤包括如下步骤：S11：静态参数仿真建立，根据实体四足机器人搭建仿真四足机器人，测量实体四足机器人的静态物理参数，构建仿真四足机器人的硬件框架；S12：动态参数仿真建立，仿真和匹配实体四足机器人与仿真四足机器人之间各电机参数、摩擦力、质量响应参数，通过采集实体四足机器人电机数据，来建立仿真四足机器人的电机模型；S13：偏差校准，通过网络串口建立仿真四足机器人与实体四足机器人之间的连接，通过在虚拟环境中控制实体四足机器人的移动来调整相关参数，利用网络串口定时更新四足机器人各关节信息来减少累计误差。3.如权利要求2所述的基于Vrep的四足机器人控制方法，其特征在于：所述S11步骤包括如下步骤：S111：获取实体四足机器人各个部位的参数；测量实体四足机器人各关节质量、各关节长度、质心位置；S112：根据参数信息搭建仿真四足机器人；搭建仿真四足机器人腿部关节模型、躯体模型。4.如权利要求2所述的基于Vrep的四足机器人控制方法，其特征在于：所述S12步骤包括如下步骤：S121：电机数据采集：输入量为电机当前时刻的速度、加速度、位置、力矩以及输入电压，其中控制变量为输入电压；输出量为下一时刻的速度、加速度、位置、力矩信息；S122：神经网络训练：建立多层神经网络，包括输入层、隐藏层和输出层，各层级之间通过激活函数连接；通过训练迭代得到电机的神经网路模型；S123：仿真测试：将模型导入到Vrep仿真平台中，模拟实体四足机器人电机的动态参数，通过电压信号来控制仿真机器人电机的运用。5.如权利要求4所述的基于Vrep的四足机器人控制方法，其特征在于，在S122步骤中：通过获取电机在不同时刻的电压、速度、加速度参数来训练网络模型；根据当前电机的速度、加速度、位置以及输入的电压信息，输出下一时刻电机的速度、加速度、位置参数。6.如权利要求2所述的基于Vrep的四足机器人控制方法，其特征在于：所述S13步骤包括如下步骤：S131：运行程序，在仿真程序中设置电机位置；S132：通过网络串口将指令发送给实体四足机器人，实体四足机器人执行命令；S133：实体四足机器人反馈位置、速度、姿态参数信息；S134：仿真数据与实体数据比...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁斌，王学谦，李寿杰，叶林奇，王雅琪，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：
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