基于四足机器人的步态协同调整系统技术方案

本发明专利技术公开了基于四足机器人的步态协同调整系统，包括客户终端、路径导航模块、步态分析模块和用于机器人端的姿态修正模块；路径导航模块基于客户终端输入机器人运行的终点位置，路径导航模块规划机器人导航路径；所述导航路径的图像显示是根据机器人的行径轨迹形成两条虚拟路径图；步态分析模块基于虚拟路径图采集机器人沿导航路径行进的偏离角度和速度差；姿态修正模块基于偏离角度和速度差对机器人的步态进行修正，通过客户终端预先规划机器人的导航路径，通过计算依据导航路径的距离与机器人完成所设定的距离的时间得出机器人的行进速度，将机器人在实际形式过程中的速度与设定的行进速度进行对比，进行机器人在行进过程中的速度修正。过程中的速度修正。过程中的速度修正。

【技术实现步骤摘要】
基于四足机器人的步态协同调整系统


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体涉及基于四足机器人的步态协同调整系统。

技术介绍

[0002]四足机器人因其机构简单灵活，承载能力强、稳定性好，在抢险救灾等许多方面有很好的应用前景，四足机器人是一个多变量、强耦合的动力学模型，其变步态下非结构化地形的自适应以及变步态的稳定性调节问题，对控制理论的研究及实时控制系统的设计都具有很大的挑战性。
[0003]本专利技术在于设计一种基于四足机器人的步态协同调整系统，通过控制机器人的速度，实现对机器人步态的协同调整，使四足机器人的运行更加平稳。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于四足机器人的步态协同调整系统，通过客户终端预先规划机器人的导航路径，通过计算依据导航路径的距离与机器人完成所设定的距离的时间得出机器人的行进速度，通过对比分析，将机器人在实际形式过程中的速度与设定的行进速度进行对比，进行机器人在行进过程中的速度修正，具体以导航路径中虚拟路径的轴向为横坐标，以导航轨迹中垂直于虚拟路径的轴向为纵坐标，得到偏离角度θ，通过计算根据偏转角度θ与机器足的抬起高度得到速度修正量Cd，进行完成客户终端对机器足的步态控制。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]基于四足机器人的步态协同调整系统，包括客户终端、路径导航模块、步态分析模块和用于机器人端的姿态修正模块；
[0007]路径导航模块基于客户终端输入机器人运行的终点位置，路径导航模块规划机器人导航路径；
[0008]所述导航路径的图像显示是根据机器人的行径轨迹形成两条虚拟路径图；
[0009]步态分析模块基于虚拟路径图采集机器人沿导航路径行进的偏离角度和速度差；
[0010]姿态修正模块基于偏离角度和速度差对机器人的步态进行修正。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述路径导航模块构建导航路径是基于机器人运行区域的电子地图，通过GPS网络对机器人起始位置坐标与终点位置坐标定位，进而构建导航路径。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述虚拟路径图是基于机器人同侧的两个机器足运行轨迹设定；
[0013]其中，虚拟路径图贯穿整个机器人的行进路径。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：步态分析模块基于深度相机D435和跟踪相机T265对机器人组在行进过程中的抬起高度h和偏离角度θ进行监测，深度相机D435设置有两个，两个深度相机D435分别安装在机器人前腿间、和机器人后腿间位置，跟踪相机T265是安装在机
器人上体上方，获取机器人位置信息。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述步态分析模块所监测的抬起高度h是基于机器人左前足和右后足设立，或者是基于机器人的右前足和左后足设立。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：机器人的机器足抬起高度h与机器足的运动频率成正比。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：机器人在行进过程中偏离虚拟路径的偏离角度θ的监测是基于二维坐标系设立，以导航路径中虚拟路径的轴向为横坐标，以导航轨迹中垂直于虚拟路径的轴向为纵坐标，在导航路径中任意时间t所对应的虚拟路径的预设坐标为(0,0)；
[0018]在机器人行进过程中实际所对用的坐标为(x,y),则对应的偏转角度为
[0019]作为本专利技术进一步的方案：机器人在行进过程中的坐标(x，y)相对于预设坐标(0,0)的获取步骤如下：
[0020]S1：在导航路径中任意时间t所对应的虚拟路径坐标系的四个象限内设置坐标值获取单元；
[0021]S2：根据坐标值获取单元获取任意机器足的对应坐标值，对该对应坐标值取绝对值，进而得到该偏离角度θ，该偏离角度θ即表示整体机器人的偏转角度；
[0022]其中，该偏离角度θ所对应的坐标象限在客户终端进行图像显示。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：姿态修正模块基于客户终端进行修正，客户终端通过人机交互设定机器人的导航路径，并对该导航路径的路径距离H和完成路径距离所用的时间进行储存，并通过设定的公式得到机器人的预设速度，对预设速度进行存储；
[0024]客户终端根据速度传感器监测得到机器人的运行的实际速度v，将机器人运行过程中的实际速度v与机器人存储的预设速度V进行比对并修正。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026](1)本专利技术通过客户终端预先规划机器人的导航路径，通过计算依据导航路径的距离与机器人完成所设定的距离的时间得出机器人的行进速度，通过对比分析，将机器人在实际形式过程中的速度与设定的行进速度进行对比，进行机器人在行进过程中的速度修正；
[0027](2)本专利技术电机驱动机器足的频率与机器足的抬起高度设置成反比例关系，电机驱动频率越高，机器足抬起高度越低，机器人行进速度越快，进而根据与预设速度的差值，调整电机频率，对机器人进行速度进行修正；
[0028](3)本专利技术以导航路径中虚拟路径的轴向为横坐标，以导航轨迹中垂直于虚拟路径的轴向为纵坐标，得到偏离角度θ，通过计算根据偏转角度θ与机器足地抬起高度得到速度修正量Cd，进行完成客户终端对机器足的步态控制。
附图说明
[0029]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0030]图1是本专利技术原理图的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]请参阅图1所示，本专利技术为基于四足机器人的步态协同调整系统，包括客户终端、路径导航模块、步态分析模块、姿态修正模块；
[0033]路径导航模块基于机器人导航辅助系统设计，路径导航模块根据机器人的初始位置和机器人目的地的终点位置规划机器人导航路径；
[0034]根据导航路径得到路径距离H；
[0035]其中，将完成路径距离H所用的路径时间T设为定值，得到机器人的平均速度为V；
[0036]基于上述的路径导航模块，构建导航路径的具体步骤为：
[0037]步骤一：用户根据机器人的用途和应用场景设计机器人的运行区域，并依据运行区域的场景绘制电子地图，构建地图模块，机器人整个工作区域整体覆盖GPS信号网络；
[0038]步骤二：依据地图模块，针对机器人接入GPS定位模块，实现对导航路径初始位置的设定；
[0039]步骤三：以地图模块为依据，以终点位置作为位置信息为支撑，构建导航路径终点位置坐标，进而得到机器人的导航路径。
[0040]导航路径的图像显示是根据机器人的行径轨迹形成两条虚拟路径图，且每条虚拟路径图是基于机器人同侧的两个机器足设定；
[0041]虚拟路径图覆盖整个机器人的行进路径。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于四足机器人的步态协同调整系统，其特征在于，包括客户终端、路径导航模块、步态分析模块和用于机器人端的姿态修正模块；路径导航模块基于客户终端输入机器人运行的终点位置，路径导航模块规划机器人导航路径；导航路径的图像显示是根据机器人的行径轨迹形成两条虚拟路径图；步态分析模块基于虚拟路径图采集机器人沿导航路径行进的偏离角度和速度差；姿态修正模块基于偏离角度和速度差对机器人的步态进行修正。2.根据权利要求1所述的基于四足机器人的步态协同调整系统,其特征在于，所述路径导航模块构建导航路径是基于机器人运行区域的电子地图，通过GPS网络对机器人起始位置坐标与终点位置坐标定位，进而构建导航路径。3.根据权利要求1所述的基于四足机器人的步态协同调整系统,其特征在于，所述虚拟路径图是基于机器人同侧的两个机器足运行轨迹设定；其中，虚拟路径图贯穿整个机器人的行进路径。4.根据权利要求1所述的基于四足机器人的步态协同调整系统,其特征在于，步态分析模块基于深度相机D435和跟踪相机T265对机器人组在行进过程中的抬起高度h和偏离角度θ进行监测，深度相机D435设置有两个，两个深度相机D435分别安装在机器人前腿间、和机器人后腿间位置，跟踪相机T265是安装在机器人上体上方，获取机器人位置信息。5.根据权利要求4所述的基于四足机器人的步态协同调整系统,其特征在于，所述步态分析模块所监测的抬起高度h是基于机器人左前足和右后足设立，或者是基于机器人的右前足和左后足设立。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄政杰，王尧欣，叶燕燕，吴元清，卢泳康，王维钢，钟文键，李艳洲，
申请(专利权)人：北京西普阳光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：