步态自动切换的足式机器人落足控制方法及系统技术方案

技术编号:36706076 阅读:34 留言:0更新日期:2023-03-01 09:28
本发明专利技术提供了一种步态自动切换的足式机器人落足控制方法及系统,根据前方图像数据,对机器人前方环境进行分类,得到不同的路况区域;基于预先标定的图像数据与点云数据的对应关系,得到各路况区域对应的点云数据,提取各区域的点云法向量;将各路况区域内法向量一致或者差异在设定范围内的点云进行聚类,并计算聚类区域的高程信息,将带有高程信息的点云数据存入点云特征数据队列;在机器人行进过程中,将点云特征队列中的点云数据进行迭代匹配合并,得到机器人足端周边局部环境特征地图;提取局部环境特征地图中的平面区域,通过对局部地图中不同区域法线进行迭代计算,得到落足点;本发明专利技术实现了基于预设规则的步态及落足点自适应切换和修正。自适应切换和修正。自适应切换和修正。

【技术实现步骤摘要】
步态自动切换的足式机器人落足控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及足式机器人
,特别涉及一种步态自动切换的足式机器人落足控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
,并不必然构成现有技术。
[0003]现有足式机器人本体控制系统(如图1中的虚线框所示),通过将期望输入(躯干位姿、步态、足端轨迹、落足点等)输入控制器,控制器再结合状态估计器依据当前机器人躯干姿态、步态、腿部关节电机位置/速度/力矩数据得到的本体三维空间姿态、速度、足部是否触地等状态信息,利用虚拟模型控制(VMC)、模型预测控制(MPC)等控制算法,解算机器人腿部关节电机输出并由各关节电机驱动器执行,实现对期望输入的跟踪,完成复杂地面条件下的运动。当机器人运动异常时,通过手动急停输入切断电机驱动器对关节电机的控制,实现对机器人的保护。
[0004]专利技术人发现,目前的足式机器人行走控制存在如下问题:
[0005](1)由于环境的复杂性,受限于目前机器人控制系统未将各种环境因素引入控制流程,这也导致机器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,包括以下过程:根据机器人行进前方图像数据,对机器人行进前方环境进行分类,得到不同路况区域对应的点云数据;根据各路况区域内的点云法向量进行聚类,并计算聚类区域的高程信息,将带有高程信息的点云数据存入点云特征数据队列;将点云特征队列中的点云数据进行迭代匹配合并,得到机器人足端周边局部环境特征地图,通过对局部地图中不同平面区域法线进行迭代计算,得到落足点。2.如权利要求1所述的步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,基于预先标定的图像数据与点云数据的对应关系,得到各路况区域对应的点云数据,提取各区域的点云法向量;将各路况区域内法向量一致或者差异在设定范围内的点云进行聚类,并计算聚类区域的高程信息,将带有高程信息的点云数据存入点云特征数据队列。3.如权利要求2所述的步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,基于RANSAC算法提取局部环境特征地图中的平面区域,通过对局部地图中不同区域的法线进行迭代计算,对各平面内法线一致性进行评价;若某一平面区域的法线方向垂直或倾斜角度在设定范围内,则此平面区域能够作为机器人行走备选落足点使用,对相应的点云进行标记。4.如权利要求3所述的步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,通过将局部地图点云投影至平面栅格,并将栅格所包含点的高度均值填入栅格,得到可用于落足的地面网格数据。5.如权利要求1所述的步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,若底面存在障碍物,且障碍物尺寸大于设定值,则其表面可能存在可落足点,进行障碍物上的落足点选取,包括:若前方有斜坡但倾角小于第一设定阈值,则能够进行落足;如前方有石子路,倾角大于第一设定阈值且变化范围大于第二设定阈值,则不能够进行落足;如前方有石子路,倾角小于第一设定阈值且变化范围小于第二设定阈值,则能够进行落足。6.如权利要求1所述的步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,根据识别到的不同路况区域,调整机器人足部腾空时间与地面接触时间占比、足底离地高度以及步长,配置适用对应环境的步态规则参数。7.如权利要求1所述的步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,依据当前感知环境特征,并与已知环境特征进行匹配,动态选择当前环境的步态。8.如权利要求1所述的步态自动切换的足式机器人落足控制方法,其特征在于,依据局部环境特征地图,依据与期望落足点最近及落足后反作用力最小原则,根据对当前步态期望落足点人工设定邻域内可落足区域的评价,对当前步态各足端落足点进行选择,对控制器步态输入量进行动态修正。9.一种步态自动切换的足式机器人落足控制系统,其特征在于,包括:区域划分模块,被配置为:根据机器人行进前方图像数据,对机器人行进前方环境进行分类,得到不同路况区域对应的点云数据;点云聚类模块,被配置为:根据各路况区域内的点云法向量进行聚类,并计算聚类区域
的高程信息,将带有高程信息的点云数据存入点云特征数据队列;落足点获取模块,被配置为:将点云特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖鹏孟健董旭王兴照杨尚伟赵珊卢士彬刘继志赵玉良曹雷曾金保刘树仁杨月琛
申请(专利权)人:国网智能科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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