[发明专利]一种仿人机器人行走中的振动抑制方法

权利要求书

1.一种基于输入成形器的仿人机器人行走中的振动抑制方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)利用足底六维力/力矩传感器采集ZMP位置阶跃响应信号。

(2)根据ZMP阶跃响应信号对ZMP参考值到ZMP实际值的过程进行建模。

(3)根据步骤2得到的模型，构造输入成形器。

(4)根据步骤2得到的模型，计算参考ZMP轨迹的时间提前量。

(5)将步骤3得到的输入成形器及步骤4得到的时间提前量置于参考ZMP轨迹生成器之后，应用于仿人机器人的行走。

2.根据权利要求1所述基于输入成形器的仿人机器人行走中的振动抑制方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：令机器人双脚着地，同时将一个幅度为两脚中心间距四分之一的左右方向的参考ZMP阶跃信号，或一个幅度为两脚长度四分之一的前后方向的参考ZMP阶跃信号输入到基于预观控制的质心轨迹生成器中，产生相应的左右或前后方向的质心平移运动，利用安装在足底的六维力/力矩传感器测量这一过程中左右或前后方向上的实际ZMP位置变化轨迹。

3.根据权利要求1所述基于输入成形器的仿人机器人行走中的振动抑制方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：设左右或前后方向上由参考ZMP输入到实际ZMP输出的过程的复域形式的传递函数G(s)为：

其中，s为复域的拉普拉斯变换算子，ζ为阻尼系数，ω为无阻尼自然振荡频率

使用步骤(1)中测得的输入—输出数据，使用最小二乘法或解析法，求取模型参数ω和ζ。

4.根据权利要求1所述基于输入成形器的仿人机器人行走中的振动抑制方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：构造由两个脉冲组成的数字滤波器形式的输入成形器，两个脉冲的幅值A₁和A₂分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1=\frac{1}{1+K}\\ A_2=\frac{K}{1+K}\end{array}\right.$

其中参数K定义为：

$K=e^{-\mathrm{\ζ}\mathrm{\π}/\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}};$

而两个脉冲的时刻t₁和t₂分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1=0\\ t_2=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\ω}\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}}\end{array}\right..$