一种仿生四足机械猫的控制方法、装置以及控制设备制造方法及图纸

本申请提供了一种仿生四足机械猫的控制方法、装置以及控制设备，用于在设计一仿生四足机械猫的机械宠物的情况下，为其步态方面提供一套精细化的控制方法，如此可以结合其精细化的机械结构实现灵活的机械活动效果，较好地满足实际应用中广大潜在用户的机械宠物功能需求。方法包括：控制设备获取仿生四足机械猫的预设运动轨迹；控制设备在仿生四足机械猫的结构数据的基础上，在模拟环境中模拟仿生四足机械猫进行预设运动轨迹的运动，并得到模拟结果；控制设备在模拟结果中，对仿生四足机械猫的运动结构的舵机转角进行解算，得到仿生四足机械猫的步态算法，步态算法是指仿生四足机械猫完成预设运动轨迹时舵机转角的控制算法。猫完成预设运动轨迹时舵机转角的控制算法。猫完成预设运动轨迹时舵机转角的控制算法。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生四足机械猫的控制方法、装置以及控制设备


[0001]本申请涉及宠物机器人领域，具体涉及一种仿生四足机械猫的控制方法、装置以及控制设备。

技术介绍

[0002]目前，宠物领域消费潜力巨大，宠物主要包括真正宠物、电子宠物还有机械宠物，来满足用户一定程度的情感需求。
[0003]机械宠物，未存在真正宠物天然具有的生老病死的情况，对于一些宠物饲养环境不便还有难以接受宠物生老病死的用户而言，是一种不错的选择。
[0004]而在现有的相关技术的研究过程中，专利技术人发现，现有的机械宠物，普遍类似于玩具，其由于机械结构设计较为简单，而呈现出适用儿童的特点，显然，难以满足实际应用中广大潜在用户的机械宠物功能需求。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种仿生四足机械猫的控制方法、装置以及控制设备，用于在设计一仿生四足机械猫的机械宠物的情况下，为其步态方面提供一套精细化的控制方法，如此可以结合其精细化的机械结构实现灵活的机械活动效果，较好地满足实际应用中广大潜在用户的机械宠物功能需求。
[0006]第一方面，本申请提供了一种仿生四足机械猫的控制方法，方法包括：
[0007]控制设备获取仿生四足机械猫的预设运动轨迹；
[0008]控制设备在仿生四足机械猫的结构数据的基础上，在模拟环境中模拟仿生四足机械猫进行预设运动轨迹的运动，并得到模拟结果；
[0009]控制设备在模拟结果中，对仿生四足机械猫的运动结构的舵机转角进行解算，得到仿生四足机械猫的步态算法，步态算法是指仿生四足机械猫完成预设运动轨迹时舵机转角的控制算法。
[0010]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，仿生四足机械猫的前腿和后腿都为五连杆结构，舵机转角的解算过程中，前腿的舵机的选配处理包括以下内容：
[0011]处理设备设OA为机架，各点均为铰接，F为足端点，CF为一根杆，D为杆上铰接点，设L1＝100mm，L2＝24mm，L3＝80mm，L4＝30，L5＝30mm，L7＝90mm，alpha与beta为已知量，设O(x，y)，则有A(
‑
L5，0)，
[0012]易得：
[0013]B(
‑
L5
‑
L2
·
cosβ，L2
·
sinβ)＝(x
b
，y
b
)
[0014]D(L1
·
cosα，L1
·
sinα)＝(x
d
，y
d
)，
[0015]则：
[0016](此处求倾斜角)，
[0017]那么：
[0018][0019]在ΔDBC中：
[0020][0021]则：
[0022][0023](此处求倾斜角)，
[0024]最后得：
[0025]F(x
d
+L7
·
cosθ，y
d
+L7
·
sinθ)＝F(x
f
，y
f
)；
[0026]控制设备在步态算法的基础上，结合前腿的力矩的量化公式计算前腿步态每个点的所需舵机力矩；
[0027]控制设备确定提供前腿步态每个点的所需舵机力矩的目标舵机；
[0028]后腿的舵机的选配处理包括以下内容：
[0029]处理设备设OA为机架，各点均为铰接，E为足端点，CF为一根杆，D为杆上铰接点，设L1＝70mm，L2＝70mm，L3＝70mm，L4＝70，L5＝30mm，L6＝45mm，alpha与beta为已知量，设O(x，y)，则有A(
‑
L5，0)，
[0030]易得：
[0031]B(
‑
L5
‑
L2
·
cosβ，L2
·
sinβ)＝(x
b
，y
b
)
[0032]D(L1
·
cosα，L1
·
sinα)＝(x
d
，y
d
)，
[0033]则：
[0034](此处求倾斜角)，
[0035]那么：
[0036][0037]最后有
[0038][0039]控制设备在步态算法的基础上，结合后腿的力矩的量化公式计算后腿步态每个点的所需舵机力矩；
[0040]控制设备确定提供后腿步态每个点的所需舵机力矩的目标舵机。
[0041]结合本申请第一方面第一种可能的实现方式，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，舵机转角的解算过程中，对于前腿两个舵机转角是否满足让足端到达指定位置的要求的运动学正解包括以下内容：
[0042]处理设备设OA为机架，各点均为铰接，E为足端点，CF为一根杆，D为杆上铰接点，设L1＝100mm，L2＝24mm，L3＝80mm，L4＝30，L5＝30mm，L7＝90mm，F(x，y)为已知量，则A(
‑
L5，
0)有：
[0043][0044]则有：
[0045][0046]在ΔOFD中：
[0047][0048]则：
[0049]θ2＝360
°‑
90
°‑
θ1
‑
θ，
[0050]那么：
[0051]D(x
d
‑
L7
·
cosθ2，y
d
+L7
·
sinθ2)＝(x
d
，y
d
)，
[0052]易知：
[0053](此处求倾斜角)，
[0054]则得：
[0055]C(x
d
‑
L4
·
cosθ2，y
d
+L4
·
sinθ2)＝(x
c
，y
c
)，
[0056]于是有：
[0057][0058][0059]在ΔABC中：
[0060][0061]β＝
‑
(β1+β2‑
π)；
[0062]控制设备使用上述公式，确定对于前腿两个舵机转角是否满足让足端到达指定位置的要求；
[0063]对于后腿两个舵机转角是否满足让足端到达指定位置的要求的运动学正解包括以下内容：
[0064]处理设备设OA为机架，各点均为铰接，E为足端点，CF为一根杆，D为杆上铰接点，设L1＝70mm，L2＝70mm，L3＝70mm，L4＝70，L5＝30mm，L6＝45mm，F(x，y)为已知量，则A(
‑
L5，0)，
[0065]易得：
[0066][0067]在ΔAEB中：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生四足机械猫的控制方法，其特征在于，所述方法包括：控制设备获取仿生四足机械猫的预设运动轨迹；所述控制设备在所述仿生四足机械猫的结构数据的基础上，在模拟环境中模拟所述仿生四足机械猫进行所述预设运动轨迹的运动，并得到模拟结果；所述控制设备在所述模拟结果中，对所述仿生四足机械猫的运动结构的舵机转角进行解算，得到所述仿生四足机械猫的步态算法，所述步态算法是指所述仿生四足机械猫完成所述预设运动轨迹时所述舵机转角的控制算法。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿生四足机械猫的前腿和后腿都为五连杆结构，所述舵机转角的解算过程中，所述前腿的舵机的选配处理包括以下内容：所述处理设备设OA为机架，各点均为铰接，F为足端点，CF为一根杆，D为杆上铰接点，设L1＝100mm，L2＝24mm，L3＝80mm，L4＝30，L5＝30mm，L7＝90mm，alpha与beta为已知量，设O(x，y)，则有A(
‑
L5，0)，易得：B(
‑
L5
‑
L2
·
cosβ，L2
·
sinβ)＝(x
b
，y
d
)D(L1
·
cosα，L1
·
sinα)＝(x
d
，y
d
)，则：(此处求倾斜角)，那么：在ΔDBC中：则：则：(此处求倾斜角)，最后得：F(x
d
+L7
·
cosθ，y
d
+L7
·
sinθ)＝F(x
f
，y
f
)；所述控制设备在所述步态算法的基础上，结合所述前腿的力矩的量化公式计算所述前腿步态每个点的所需舵机力矩；所述控制设备确定提供所述前腿步态每个点的所需舵机力矩的目标舵机；所述后腿的舵机的选配处理包括以下内容：所述处理设备设OA为机架，各点均为铰接，E为足端点，CF为一根杆，D为杆上铰接点，设L1＝70mm，L2＝70mm，L3＝70mm，L4＝70，L5＝30mm，L6＝45mm，alpha与beta为已知量，设O(x，y)，则有A(
‑
L5，0)，易得：B(
‑
L5
‑
L2
·
cosβ，L2
·
sinβ)＝(x
b
，y
b
)
D(L1
·
cosα，L1
·
sinα)＝(x
d
，y
d
)，则：(此处求倾斜角)，那么：最后有所述控制设备在所述步态算法的基础上，结合所述后腿的力矩的量化公式计算所述后腿步态每个点的所需舵机力矩；所述控制设备确定提供所述后腿步态每个点的所需舵机力矩的目标舵机。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述舵机转角的解算过程中，对于所述前腿两个舵机转角是否满足让足端到达指定位置的要求的运动学正解包括以下内容：所述处理设备设OA为机架，各点均为铰接，E为足端点，CF为一根杆，D为杆上铰接点，设L1＝100mm，L2＝24mm，L3＝80mm，L4＝30，L5＝30mm，L7＝90mm，F(x，y)为已知量，则A(
‑
L5，0)有：则有：在ΔOFD中：则：θ2＝360
°‑
90
°‑
θ1
‑
θ，那么：D(x
d
‑
L7
·

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，栾云龙，刘忠毓，张琳，雷洛，项盛奎，余五新，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：