四足机器人的平稳支撑方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种四足机器人的平稳支撑方法及装置，涉及机器人技术领域，其中方法包括：在控制所述四足机器人的第一支撑腿抬起时，调节所述四足机器人的其余支撑腿中的目标支撑腿的腿部关节，使得所述目标支撑腿与本体的连接部沿目标方向移动预设距离；基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；所述其余支撑腿的支撑力用于控制所述四足机器人处于静平衡状态。本发明专利技术提供的四足机器人的平稳支撑方法及装置，使四足机器人的重心处于未抬起的三个支撑腿所形成的三角形区域，并基于移动预设距离调节其余三个支撑腿的支撑力，以使四足机器人处于静平衡状态。以使四足机器人处于静平衡状态。以使四足机器人处于静平衡状态。

【技术实现步骤摘要】
四足机器人的平稳支撑方法及装置


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种四足机器人的平稳支撑方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会的不断进步和科学技术的不断发展，机器人在现代工业领域应用已经非常广泛，而人们对机器人各方面的功能需求也不断提高。为满足社会的需求，智能机器人的研究是一大热点，其中，移动机器人是近年来研究的重要领域。移动机器人可分为轮式、履带式和腿足式机器人，其中，腿足机器人具有更好的灵活性，对于复杂的地形拥有更强的适应能力，因此，腿足式机器人具有更广阔的发展前景，而四足机器人作为腿足式机器人中的重要一类。
[0003]现有技术中，为了提高对复杂多变环境的适应能力，通常是对四足机器人进行动平衡控制，以实现四足机器人的动步态稳定。
[0004]但是，在有障碍或高低不平的环境下，需考虑四足机器人的静平衡，而现有四足机器人的动平衡控制无法应用于静平衡控制中，因此，四足机器人的静平衡问题是目前业界亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种四足机器人的平稳支撑方法及装置，用以解决现有技术中四足机器人的动平衡控制无法应用于静平衡控制中的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种四足机器人的平稳支撑方法，所述方法包括：
[0007]在控制所述四足机器人的第一支撑腿抬起时，调节所述四足机器人的其余支撑腿中的目标支撑腿的腿部关节，使得所述目标支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离；
[0008]基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；所述其余支撑腿的支撑力用于控制所述四足机器人处于静平衡状态。
[0009]根据本专利技术提供的一种四足机器人的平稳支撑方法，所述目标支撑腿包括与所述第一支撑腿呈对角分布的第二支撑腿，所述目标方向与所述第一支撑腿抬起的方向相反。
[0010]根据本专利技术提供的一种四足机器人的平稳支撑方法，所述基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力，包括：
[0011]基于公式(1)至公式(3)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；
[0012][0013][0014][0015]其中，F
wA2z
表示第二支撑腿的支撑力，F
wA3z
表示第三支撑腿的支撑力，F
wA4z
表示第四支撑腿的支撑力，所述第一支撑腿和所述第四支撑腿的质心连线与所述四足机器人的行驶方向垂直，M
A
表示所述四足机器人的本体的质量，g表示重力加速度，L
a
表示所述第一支撑腿和所述第四支撑腿之间距离的一半，L
b
表示所述第一支撑腿和所述第三支撑腿之间距离的一半，L
c
表示所述四足机器人的本体的高度，σ表示所述第三支撑腿和第四支撑腿的质心连线与第三支撑腿和第一支撑腿的质心连线之间的夹角，γ1表示所述第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离后，所述四足机器人的本体绕第三支撑腿与本体的连接部和第四支撑腿与本体的连接部连线的旋转角度，Δz2表示所述预设距离。
[0016]根据本专利技术提供的一种四足机器人的平稳支撑方法，所述基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力，包括：
[0017]基于公式(4)至公式(6)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；
[0018][0019][0020][0021]其中，m
B
表示每条支撑腿的质量。
[0022]根据本专利技术提供的一种四足机器人的平稳支撑方法，所述调节所述四足机器人的其余支撑腿中的目标支撑腿的腿部关节，使得所述目标支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离，包括：
[0023]调节所述四足机器人的第二支撑腿的腿部关节、第三支撑腿的腿部关节和第四支撑腿的腿部关节，使得第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部、第三支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部和第四支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部均沿第一目标方向移动第一预设距离，并均沿第二目标方向移动第二预设距离；
[0024]其中，所述第一目标方向与所述四足机器人的行驶方向垂直且背离所述第一支撑腿，所述第二目标方向为所述四足机器人的行驶方向。
[0025]根据本专利技术提供的一种四足机器人的平稳支撑方法，所述基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力，包括：
[0026]基于公式(7)至公式(9)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；
[0027][0028][0029][0030]其中，ΔY表示所述第一预设距离，ΔX表示所述第二预设距离，
[0031]根据本专利技术提供的一种四足机器人的平稳支撑方法，所述调节所述四足机器人的其余支撑腿中的目标支撑腿的腿部关节，使得所述目标支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离，包括：
[0032]调节所述四足机器人的第二支撑腿的腿部关节、第三支撑腿的腿部关节和第四支撑腿的腿部关节，使得第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿第三目标方向移动第三预设距离，且第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部、第三支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部和第四支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部均沿第一目标方向移动第一预设距离，并均沿第二目标方向移动第二预设距离；
[0033]其中，所述第一支撑腿和所述第二支撑腿呈对角分布；
[0034]所述第三目标方向与所述第一支撑腿抬起的方向相反，所述第一目标方向与所述四足机器人的行驶方向垂直且背离所述第一支撑腿，所述第二目标方向为所述四足机器人的行驶方向。
[0035]根据本专利技术提供的一种四足机器人的平稳支撑方法，所述基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力，包括：
[0036]基于公式(10)至公式(12)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；
[0037][0038][0039][0040]其中，γ1表示所述第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿第三目标方向移动第三预设距离后，所述四足机器人的本体绕第三支撑腿与本体的连接部和第四支撑腿与本体的连接部连线的旋转角度，Δz2表示所述第三预设距离。
[0041]本专利技术还提供一种四足机器人的平稳支撑装置，包括：
[0042]控制单元，用于在控制所述四足机器人的第一支撑腿抬起时，调节所述四足机器人的其余支撑腿中的目标支撑腿的腿部关节，使得所述目标支撑腿与所述四足机器人的本
体的连接部沿目标方向移动预设距离；
[0043]确定单元，用于基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；所述其余支撑腿的支撑力用于控制所述四足机器人的本体处于静平衡状态。
[0044]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述四足机器人的平稳支撑方法。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四足机器人的平稳支撑方法，其特征在于，所述方法包括：在控制所述四足机器人的第一支撑腿抬起时，调节所述四足机器人的其余支撑腿中的目标支撑腿的腿部关节，使得所述目标支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离；基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；所述其余支撑腿的支撑力用于控制所述四足机器人处于静平衡状态。2.根据权利要求1所述的四足机器人的平稳支撑方法，其特征在于，所述目标支撑腿包括与所述第一支撑腿呈对角分布的第二支撑腿，所述目标方向与所述第一支撑腿抬起的方向相反。3.根据权利要求2所述的四足机器人的平稳支撑方法，其特征在于，所述基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力，包括：基于公式(1)至公式(3)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；基于公式(1)至公式(3)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；基于公式(1)至公式(3)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；其中，F
wA2z
表示第二支撑腿的支撑力，F
wA3z
表示第三支撑腿的支撑力，F
wA4z
表示第四支撑腿的支撑力，所述第一支撑腿和所述第四支撑腿的质心连线与所述四足机器人的行驶方向垂直，M
A
表示所述四足机器人的本体的质量，g表示重力加速度，L
a
表示所述第一支撑腿和所述第四支撑腿之间距离的一半，L
b
表示所述第一支撑腿和所述第三支撑腿之间距离的一半，L
c
表示所述四足机器人的本体的高度，σ表示所述第三支撑腿和第四支撑腿的质心连线与第三支撑腿和第一支撑腿的质心连线之间的夹角，γ1表示所述第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离后，所述四足机器人的本体绕第三支撑腿与本体的连接部和第四支撑腿与本体的连接部连线的旋转角度，Δz2表示所述预设距离。4.根据权利要求2所述的四足机器人的平稳支撑方法，其特征在于，所述基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力，包括：基于公式(4)至公式(6)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；基于公式(4)至公式(6)确定所述四足机器人的其余支撑腿的支撑力；
其中，F
wA2z
表示第二支撑腿的支撑力，F
wA3z
表示第三支撑腿的支撑力，F
wA4z
表示第四支撑腿的支撑力，所述第一支撑腿和所述第四支撑腿的质心连线与所述四足机器人的行驶方向垂直，M
A
表示所述四足机器人的本体的质量，g表示重力加速度，L
a
表示所述第一支撑腿和所述第四支撑腿之间距离的一半，L
b
表示所述第一支撑腿和所述第三支撑腿之间距离的一半，L
c
表示所述四足机器人的本体的高度，σ表示所述第三支撑腿和第四支撑腿的质心连线与第三支撑腿和第一支撑腿的质心连线之间的夹角，γ1表示所述第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离后，所述四足机器人的本体绕第三支撑腿与本体的连接部和第四支撑腿与本体的连接部连线的旋转角度，Δz2表示所述预设距离，m
B
表示每条支撑腿的质量。5.根据权利要求1所述的四足机器人的平稳支撑方法，其特征在于，所述调节所述四足机器人的其余支撑腿中的目标支撑腿的腿部关节，使得所述目标支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部沿目标方向移动预设距离，包括：调节所述四足机器人的第二支撑腿的腿部关节、第三支撑腿的腿部关节和第四支撑腿的腿部关节，使得第二支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部、第三支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部和第四支撑腿与所述四足机器人的本体的连接部均沿第一目标方向移动第一预设距离，并均沿第二目标方向移动第二预设距离；其中，所述第一目标方向与所述四足机器人的行驶方向垂直且背离所述第一支撑腿，所述第二目标方向为所述四足机器人的行驶方向。6.根据权利要求5所述的四足机器人的平稳支撑方法，其特征在于，所述基于所述预设距离确定所述四足机器人的其余支撑腿的支...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德，郝甜甜，严少华，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：