一种液压驱动并联结构的控制方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液压驱动并联结构的控制方法及装置，获取机器人足部的俯仰角位移量和滚转角位移量；根据俯仰角位移量和滚转角位移量构建机器人的足部旋转矩阵；基于足部旋转矩阵计算液压缸在转动后两端部的坐标值；基于每个液压缸在转动后两端部的坐标值计算转动后液压缸的第一长度，并根据第一长度和液压缸初始长度计算液压缸的伸长量，得到伸长量与角位移量的第一关系式；本发明专利技术通过建立足心坐标系，并将踝关节各个关键点的坐标值和足部的俯仰角位移量与滚转角位移量相结合，以计算得到旋转轴踝关节液压缸的长度，最终通过液压缸长度变化量对液压缸进行调节，可以解耦机器人踝关节的俯仰和滚转两自由度运动能力。关节的俯仰和滚转两自由度运动能力。关节的俯仰和滚转两自由度运动能力。

【技术实现步骤摘要】
一种液压驱动并联结构的控制方法与装置


[0001]本专利技术属于液压仿人双足机器人控制
，尤其涉及一种液压驱动并联结构的控制方法与装置。

技术介绍

[0002]仿人足式机器人的双足踝关节处于整个机器人结构的下肢末端位置，为了实现机器人运动中踝关节的类人设计，就需要具备基本的两个自由度：俯仰自由度和滚转自由度。
[0003]目前大多数机器人踝关节的俯仰和滚转两自由度采用串联机构设计，这样可以很便捷地实现两个自由度的独立控制。串联机构在每个自由度配置一个驱动器，这种设计方法的两自由度控制本身就是独立的，不需要解耦算法即可实现两个自由度的独立控制，因此串联结构的分析十分简单。
[0004]目前为了实现仿人的踝关节设计，也有踝关节两自由度的并联结构设计，踝关节的俯仰和滚转两自由度由两个液压缸共同驱动。但是，由于缺乏两自由度的解耦方法，通常只考虑了踝关节的俯仰自由度的主动运动，没有考虑踝关节两自由度的协同动作控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种液压驱动并联结构的控制方法与装置，以实现仿人踝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压驱动并联结构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取机器人足部的俯仰角位移量和滚转角位移量；根据所述俯仰角位移量和滚转角位移量构建机器人的足部旋转矩阵；基于所述足部旋转矩阵计算液压缸在转动后两端部的坐标值；其中，所述坐标值为足心坐标系中的坐标值，所述足心坐标系的原点为踝关节的中心，X轴朝向足部前方，Y轴朝向足部侧方，Z轴朝向足部上方；基于每个液压缸在转动后两端部的坐标值计算转动后液压缸的第一长度，并根据所述第一长度和液压缸初始长度计算所述液压缸的伸长量，得到所述伸长量与角位移量的第一关系式；其中，所述角位移量包括俯仰角位移量和滚转角位移量。2.如权利要求1所述的一种液压驱动并联结构的控制方法，其特征在于，利用插值法对所述关系式进行拟合，得到所述伸长量与角位移量的第二关系式。3.如权利要求2所述的一种液压驱动并联结构的控制方法，其特征在于，还包括：根据所述第二关系式确定所述液压缸对踝关节旋转中心的力矩；根据所述液压缸对踝关节旋转中心的力矩，确定踝关节的俯仰自由度力矩和滚转自由度力矩。4.如权利要求3所述的一种液压驱动并联结构的控制方法，其特征在于，确定踝关节的俯仰自由度力矩和滚转自由度力矩包括：将每个所述液压缸对踝关节旋转中心的力矩分解为X轴力矩和Y轴力矩；融合两个液压缸对踝关节旋转中心的X轴力矩，生成踝关节滚转自由度力矩；融合两个液压缸对踝关节旋转中心的Y轴力矩，生成踝关节俯仰自由度力矩。5.如权利要求2
‑
4任一所述的一种液压驱动并联结构的控制方法，其特征在于，所述足部旋转矩阵为：其中，R为足部旋转矩阵，C
p
＝cosθ
p
，S
p
＝sinθ
p
，S
r
＝sinθ
r
，C
r
＝cosθ
r
，θ
p
为俯仰角位移量，θ
r
为滚转角位移量。6.如权利要求5所述的一种液压驱动并联结构的控制方法，其特征在于，所述第一关系式为：式为：其中，ΔL1为踝关节中第一个液压缸的伸长量，L0为第一个液压缸的初始长度，α1＝
‑
aC
p
+cS
p
S
r
‑
dS
p
C
r
+b，a为液压缸下端十字轴中心点和踝关节中心点连线在X轴上的投影长度，b为液压缸上端十字轴中心点和踝关节中心点连线在X轴上的投影长度，c为液压缸下端十字轴中心点和踝关节中心点连线在Y轴上的投影长度，d为液压缸下端十字轴中心点和踝关节中心点连线在Z轴上的投影长度，β1＝cC
r
+dS
r
‑
c，γ1＝aS
p
+cC
p
S
r
‑
dC
p
...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁朝辉，李颖星，李景超，张新宇，张贵持，杨鹏飞，桑晓月，张景秦，姜若松，张建锐，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：