四足机器人平面全向运动设计方法技术

本发明专利技术涉及一种机器人运动的设计方法。本发明专利技术的四足机器人平面全向运动设计方法，包括如下步骤(A)四足机器人机构数学模型建立；(B)基本步态设计；(C)全向运动设计。本发明专利技术方法以如下的四足机器人模型以及其相应的坐标系的基础上设计了一系列至少有三只脚作为支持脚的四足机器人行走的方法，包括直行的爬行步态，围绕某一圆心可以旋转的旋转步态，并且分情况给出了爬行步态和旋转步态之间相互切换的方法，这套行走的方法使得四足机器人可以根据目标方向的变化而灵活、稳定、标准的调整方向，从而能够实现通过交替切换步态在2维平面上的全方向移动。这种方法对于工程机械在复杂的工作地形下稳定的完成预定目标的移动以及很好的适应地形有一定的指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人运动的设计方法。
技术介绍
现有技术中的。
技术实现思路
本专利技术的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种，其对于工程机械在复杂的工作地形下稳定的完成预定目标的移动以及很好的适应地形有一定的指导意义。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:其包括如下步骤(A)四足机器人机构数学模型建立；(B)基本步态设计；(C)全向运动设计。本专利技术方法以如下的四足机器人模型以及其相应的坐标系的基础上设计了一系列至少有三只脚作为支持脚的四足机器人行走的方法，包括直行的爬行步态，围绕某一圆心可以旋转的旋转步态，并且分情况给出了爬行步态和旋转步态之间相互切换的方法，这套行走的方法使得四足机器人可以根据目标方向的变化而灵活、稳定、标准的调整方向，从而能够实现通过交替切换步态在2维平面上的全方向移动。这种方法对于工程机械在复杂的工作地形下稳定的完成预定目标的移动以及很好的适应地形有一定的指导意义。附图说明图1为本专利技术的四足机器人TITAN-VIII图；图2为本专利技术的以四足机器人为模型建立坐标系；图3脚可移动范围；图4 爬行步态(crawl gait)和旋转步态(rotation gait)；图5旋转中心运动方式；图6旋转中心位置和步态选择对应图；图7旋转步态的稳定裕度边界图；图8脚移动范围；图9四足机器人脚基本位置倾斜角示意图；图10基本步态的CFP点设置；图11爬行步态到爬行步态Casel ；图12爬行步态到爬行步态Case2 ；图13爬行步态到旋转步态Casel ；图14爬行步态到旋转步态Case2 ；图15旋转步态到旋转步态的步态切换。具体实施例方式本专利技术的方法包括如下步骤(A)四足机器人机构数学模型建立；(B)基本步态设计；(C)全向运动设计。1.四足机器人机构数学模型建立本部分介绍四足机器人坐标系的建立、四足机器人姿态与脚终端位置的转换和终端脚三维空间下的运动范围，为四足机器人行走规划提供机器人机构方面的支持。1.1模型及坐标系介绍在上述坐标系图2中，设定四足机器人的左前，左后，右后，右前腿为legl，leg2，Ieg3,1eg4,并设置机体坐标系,坐标系的原点为重心(COG), X轴为机器人运动的方向，Y轴为由机体右侧指向左侧的方向，Z轴为机体由底部竖直向上的方向。中机器人的姿态为初始姿态，各脚的位置为脚的基准位置(C1 , C2, C3, C4),重心在水平面的投影点落在四脚构成的长方形的对角线的交点。1.2四足机器人姿态以及终端脚位置的相互转换从图2中可以看到四足机器人的每个可以运动的足和机器人本体之间的连接关系，整个机器足包括三个关节，第一个关节为本体和机器足的连接，能够完成绕连接点的XY平面方向的圆周运动，第一个关节到第二个关节的长度为11，第二个关节能够完成绕关节点的YZ平面方向的圆周运动，第二个关节到第三个关节之间的长度为12，第三个关节能够完成绕关节点的YZ平面方向的圆周运动，第三个关节到机器足脚尖之间的长度为13，受整个机器足三个关节的带动，四足机器人的脚可以完成XYZ三维空间中一定范围的运动。我们可以根据每个关节的角度Qi(三个关节，i = l，2，3)，bi为相应关节的位置，Pi为第i个关节终端的位置，为第i个关节终端的速度，根据设定的机体坐标系，得到各脚的关节角度和姿态的一阶微分式如下:权利要求1.一种，其特征在于，包括如下步骤 (A)四足机器人机构数学模型建立； (B)基本步态设计； (C)全向运动设计。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤(A)中整个机器足包括三个关节，第一个关节为本体和机器足的连接，能够完成绕连接点的XY平面方向的圆周运动，第一个关节到第二个关节的长度为11，第二个关节能够完成绕关节点的YZ平面方向的圆周运动，第二个关节到第三个关节之间的长度为12，第三个关节能够完成绕关节点的YZ平面方向的圆周运动，第三个关节到机器足脚尖之间的长度为13，受整个机器足三个关节的带动，四足机器人的脚可以完成XYZ三维空间中一定范围的运动: 根据每个关节的角度e y I3i为相应关节的位置，Pi为第i个关节终端的位置，；,为第i个关节终端的速度，根据设定的机体坐标系，得到各脚的关节角度和姿态的一阶微分式如下:3.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤(B)中基本步态包括爬彳T步态和旋转步态。4.根据权利要求3所述的，其特征在于，两种基本步态的量化设计采用所有基本步态都规范化为绕一个圆心的运动。5.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤(C)中包括步态切换，步态切换的过程中，根据新的步态的旋转中心，先选择相应的步态，然后得到脚的位置，将脚的位置从现在的位置，移动到新步态的位置，从而完成连续的步态切换。全文摘要本专利技术涉及一种机器人运动的设计方法。本专利技术的，包括如下步骤(A)四足机器人机构数学模型建立；(B)基本步态设计；(C)全向运动设计。本专利技术方法以如下的四足机器人模型以及其相应的坐标系的基础上设计了一系列至少有三只脚作为支持脚的四足机器人行走的方法，包括直行的爬行步态，围绕某一圆心可以旋转的旋转步态，并且分情况给出了爬行步态和旋转步态之间相互切换的方法，这套行走的方法使得四足机器人可以根据目标方向的变化而灵活、稳定、标准的调整方向，从而能够实现通过交替切换步态在2维平面上的全方向移动。这种方法对于工程机械在复杂的工作地形下稳定的完成预定目标的移动以及很好的适应地形有一定的指导意义。文档编号G05D1/02GK103186139SQ201110455350公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日专利技术者于忠清, 张佳, 张磊, 朱雪生, 孙青峰 申请人:青岛海尔软件有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四足机器人平面全向运动设计方法，其特征在于，包括如下步骤(A)四足机器人机构数学模型建立；(B)基本步态设计；(C)全向运动设计。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于忠清，张佳，张磊，朱雪生，孙青峰，
申请(专利权)人：青岛海尔软件有限公司，
类型：发明
国别省市：