一种应用于双足机器人动态行走的平衡控制方法技术

本发明专利技术提供了一种双足机器人动态行走的平衡控制方法，该方法首先规划理想步态，进一步根据机器人当前状态计算落脚时间并确定优先平面，基于优先平面计算落脚点位置实现在存在外部扰动的情况下对落脚点的规划控制。本发明专利技术无需对扰动的大小和方向进行测量，仅通过观测扰动施加后机器人的状态变化，实现机器人的平衡控制，可用于双足机器人全向行走过程中受到各个方向扰动的情形。到各个方向扰动的情形。到各个方向扰动的情形。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于双足机器人动态行走的平衡控制方法


[0001]本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种应用于双足机器人动态行走的平衡控制方法。

技术介绍

[0002]双足机器人具有仿人的形态和类似人类行走的位移方式，相比于传统的轮式移动机器人，更能适应人类的工作和生活环境，是未来配合或者代替人类工作的终极机器人形态。双足机器人走向实际应用需要在行走稳定性、步态多样性、行走速度和能耗等方面均达到较高水平。尽管近年来世界范围内多款双足机器人样机展示了一些性能上的提升，但距离人类的行走性能仍有较大的差距。在上述四个主要行走性能中，行走稳定性是最重要的性能，也是其他性能进一步体现的前提条件，没有强稳定性的保障，双足行走的其他性能都无从谈起。
[0003]行走稳定性的主要体现形式是在机器人行走过程中受到外力扰动时，能否保持平衡而不摔倒，并逐渐恢复到原有的行走姿态中。由于双足行走是两只脚交替与地面接触并带动上肢进行位移的混杂过程，机器人的双足行走过程本身具有较高的不稳定性，行走平衡控制的复杂度和难度较高。目前已有一些平衡控制算法被提出并应用在双足机器人样机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双足机器人动态行走的平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，获取双足机器人行走速度指令，并统一为二维的行走速度向量形式；步骤二，对双足机器人规划理想步态，并根据步骤一获得的行走速度向量及机器人相关信息计算获得双足机器人在完成当前步，并向下一步切换时的理想质心状态，其中，分别表示机器人在完成当前步，并向下一步切换时质心在x方向和y方向的理想位置，分别表示机器人在完成当前步，并向下一步切换时质心在x方向和y方向的理想速度；步骤三，实时获取双足机器人的当前质心状态，其中， 分别表示当前时刻机器人质心在x方向和y方向的位置， 分别表示当前时刻机器人质心在x方向和y方向的速度；结合步骤二获取的双足机器人在完成当前步，并向下一步切换时的理想质心状态依次计算前向平面内和侧向平面内机器人的落脚时间并确定优先平面；步骤四，以优先平面的落脚时间作为本次落脚控制的剩余摆动时间，分别计算前向平面和侧向平面的落脚位置，从而实现存在外部扰动的情况下对落脚点的规划和平衡控制。2.如权利要求1所述的一种双足机器人动态行走的平衡控制方法，其特征在于，所述步骤二中，利用简化的三维倒立摆模型作为对象对双足机器人规划理想步态，根据步骤一获得的行走速度向量及机器人相关信息计算获得双足机器人在完成当前步，并向下一步切换时的理想质心状态具体如下：其中，V
x
为机器人向正前方的行走速度，V
y 为向正左方的行走速度；V
xmax
为机器人前向行走速度最大值；为在侧向速度指令为V
y
时，双足切换状态下的质心侧向位置；为机器人质心在行走过程中距离支撑脚中心点最近点至双足切换状态的时间；α为机器人质心在行走过程中距离支撑脚中心点最近时沿y轴方向的距离；δ为机器人质心在双足切换状态时距离支撑脚中心点沿y轴方向的距离；σ为机器人质心距离支撑脚中心点距离最近时沿x方向的行走速度；ω为机器人侧向行走速度为最大值V
ymax
时，质心在双足切换状态时距离支撑脚中心点沿y方向的距离；λ
ϵ
{
‑
1,1}用于说明当前的双足支撑状态；C为双足机器人的行走高...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋夙冕，连文康，王祖槐，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：