[发明专利]一种腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法

权利要求书

1.一种腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，其特征在于：包括：

建立四足机器人模型，所述四足机器人模型包括躯干、行走足和髋关节；

规划所述四足机器人模型静态步态的行走轨迹；

建立坐标系Oxyz，并确定所述四足机器人模型的髋关节在所述坐标系Oxyz中的位置；

根据所述行走轨迹，确定静态步态的最大步幅并且实现最大步幅的腰部扭角范围θ；

根据所述行走轨迹，确定步长增量；

检验所述四足机器人模型静态步态的行走轨迹的合理性。

2.根据权利要求1所述的腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，其特征在于：所述躯干由依次连接的杆AB、杆BC、杆CD、杆DE、杆EF和杆FA组成，所述行走足包括第一行走足、第二行走足、第三行走足和第四行走足，分别与所述杆BC、杆CD、杆EF和杆FA连接，髋关节设置在所述躯干和行走足之间，分别为髋关节p₁、髋关节p₂、髋关节p₃和髋关节p₄。

3.根据权利要求1所述的腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，其特征在于：所述四足机器人模型静态步态的行走轨迹包括：

所述四足机器人模型处于初始状态，所述躯干呈矩形，所述第一行走足和所述第三行走足处在其可达空间的中间位置，所述第二行走足和所述第四行走足处在可达空间的尾端；

所述躯干向左扭动，同时向前移动，所述第四行走足向前移动；

所述躯干向右扭回初始位置，同时向前移动，所述第二行走足向前移动；

所述躯干向前移动，至此所述四足机器人模型完成半个步态周期，此时所述第二行走足和所述第四行走足处于可达空间的中间位置，所述第一行走足和所述第三行走足处于其可达空间的尾端；

所述躯干向右扭动，同时向前移动，所述第三行走足向前移动；

所述躯干向右扭回初始位置，同时向前移动，所述第一行走足向前移动；

所述躯干向前移动，至此完成整个步态周期，此时所述第一行走足和所述第三行走足处于其可达空间的中间位置，所述第二行走足和所述第四行走足处于其可达空间的尾端，回复到下一个步态周期的初始状态。

4.根据权利要求1所述的腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，其特征在于：通过矩阵变换的方法确定所述四足机器人模型的髋关节p₁、髋关节p₂、髋关节p₃和髋关节p₄在所述坐标系Oxyz中的位置为：

P₁＝[-l₃-l₂sinθ-ecosθ l₁cosθ+esinθ 0]^T

P₂＝[l₃-l₂sinθ+ecosθ l₁cosθ-esinθ 0]^T

P₃＝[-l₃-l₂sinθ-ecosθ -l₁cosθ-esinθ 0]^T

P₄＝[l₃-l₂sinθ+ecosθ -l₁cosθ+esinθ 0]^T

5.根据权利要求1所述的腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，其特征在于：所述腰部扭角范围θ应满足保持运动裕度大于零和保证躯干扭动时行走足不能离地且不与地面产生滑动摩擦。

6.根据权利要求1所述的腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，其特征在于：确定步长增量包括计算所述四足机器人行走足最大可达空间半径r_max；其立足点与对应髋关节中心点之间的横向距离为r；计算允许步长提高的最大横向距离PH；计算分界限PN长度；计算步长增量进而得到增加后步长。