[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

说明书

本发明提供一种腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，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。本发明的有益效果是使机器人拥有更大的步长从而获得更快的移动速度，能够保证行走过程中的稳定性、快速性和灵活性，规划得到的步态还具有连续性、稳定性和周期性。

技术领域

本发明属于机器人运动规划技术领域，尤其是涉及一种腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法。

背景技术

随着社会的高度发展，我们的生活都越来越智能化、便捷化，各种各样的机器人都应运而生，机器人在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。机器人作为人类的生产工具，在减轻劳动强度，提高生产率，改变生产模式，把人从危险、恶劣、繁重的工作环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性，多足仿生机器人结构简单且灵活，承载能力强、稳定性好，不仅能在复杂的非结构路面上行走，轻易地跨过较大的障碍(如壕沟、岩石等)，而且能以动态步态实现快速移动。多足仿生机器人可以代替人完成许多危险作业，在军事、矿山开采、核能工业、星球探测、消防营救、建筑业、农林采伐、教育娱乐等领域有着广阔的应用前景。

而机器人的行走步态决定了机器人的性能、稳定性和工作范围等。如果机器人步态规划不当，则无法实现预期的功能。目前。多足机器人所有的表现和性能都只依靠足部的运动，缺乏腰部运动的参与，从仿生角度，机器人的性能就受到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，能够通过腰部扭动带动机器人行走，提高机器人的快速性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种腰部扭动参与下的四足机器人静态步态设计方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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，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；