[发明专利]双足机器人阻抗控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种双足机器人阻抗控制方法及装置，涉及阻抗控制方法设计技术领域，使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；获取双足机器人的阻抗模型；根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出方式，通过使用自然衰减函数修改阻抗控制中的外力输入，达到了调节对机器人双足的阻抗控制目的，进而解决阻抗控制会带来机器人形变，影响机器人行走时的平衡，使机器人行走过程更加稳定自然。

技术领域

本发明涉及阻抗控制方法设计技术领域，尤其是涉及一种双足机器人阻抗控制方法及装置。

背景技术

双足机器人行走时，阻抗控制作用于悬空腿着地后到另一只脚离地时的整个双腿支撑期，其中阻抗控制被广泛应用在双足机器人的行走中，因为它可以有效减小触地时外力的冲击，例如在机器人的腿踩到地面时，会有一个力的反馈，则需要阻抗控制对反馈力进行分析，再实现对机器人双腿上各活动关节的控制，减缓外力对机器人的冲击。但阻抗控制会带来机器人形变，影响机器人行走时的平衡。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双足机器人阻抗控制方法及装置，以解决现有技术中对于机器人的阻抗控制会带来机器人形变，影响机器人行走时的平衡技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种双足机器人阻抗控制方法，包括：

使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；

获取双足机器人的阻抗模型；

根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；

根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出；

根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定各个关节的关节角；

将所述各个关节的关节角信息发送给电机，以使所述电机对机器人双足进行阻抗控制。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述阻抗模型包括：

其中，M表示机器人的虚拟质量矩阵，B表示阻尼系数矩阵，K表示刚度矩阵，F是所述双足机器人着地脚受到的撞击力，X是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位态列向量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数的步骤的公式，包括：

其中m是机器人的质量，b是阻尼，k是弹簧的弹性系数，F是所述双足机器人着地脚受到的撞击力，x是机器人的脚坐标系在腰坐标系中的位置姿态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态，确定所述各关节的关节角的步骤，包括：

根据阻抗控制的输出和规划的双足机器人位置姿态确定所述各个关节的目标位置姿态；

利用逆向运动学算法对所述各个关节的目标位置姿态进行计算得到所述各个关节的自由度关节角。

第二方面，本发明实施例还提供一种双足机器人阻抗控制装置，包括：

修正模块，使用自然衰减函数修正双足机器人着地脚受到的撞击力，从而作为阻抗控制的输入；

获取模块，用于获取双足机器人的阻抗模型；

第一确定模块，用于根据阻抗模型确定阻抗控制的传递函数；

计算模块，用于根据阻抗控制的输入和阻抗控制的传递函数计算得到阻抗控制的输出；