[发明专利]用于台阶地形行走的机器人足端轨迹规划方法

说明书

本申请提供了一种用于台阶地形行走的机器人足端轨迹规划方法，其包括：按照时间将机器人摆动足的运动划分为0～t1，t1～t2，t2～t3三个时间段；在0～t1时间段内，控制摆动足竖直向上抬起一个步高，步高大于台阶的高度；在t1～t2时间段内，控制摆动足从一个步高的高度继续沿水平面运动至给定的水平位置；在t2～t3时间段内，控制摆动足从给定的水平位置继续竖直向下运动，直到摆动足完成触地，摆动足结束摆动。本申请能够减少机器人的摆动足在运动过程中与台阶竖直面发生碰撞的概率，并在发生碰撞后能够准确判断出碰到的是竖直面还是水平面，进而根据不同情况对足端轨迹做出相应调整，以确保机器人能够在台阶地形中平稳行走。

技术领域

本申请属于机器人轨迹规划技术领域，具体涉及一种用于台阶地形行走的机器人足端轨迹规划方法。

背景技术

台阶地形是四足机器人在行走中所面临的地形之一。四足机器人在台阶地形中行走时，碰撞检测能够为行走策略提供良好的参考，方便四足机器人根据遇到的障碍物的类型对足端轨迹进行适当的调整，以保证机器人稳定行走。

台阶地形中的地面多由水平面和竖直面组成，而机器人的摆动足的足端轨迹通常为半个椭圆，腿足机器人在这样的地形中行走的时候，摆动足在足端摆动的运动过程中很容易遇到台阶的水平面或竖直面。现有技术中，通常用足底力的大小来检测足端是否碰撞到障碍物，这种检测方式难以区分障碍物的类型，更难以针对不同的障碍物类型作出适当的处理。当腿足机器人遇到台阶的水平面或竖直面时，如果不对机器人的足端轨迹做出相应调整，机器人继续沿原足端轨迹运行，很容易导致机器人的失稳。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种用于台阶地形行走的机器人足端轨迹规划方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种用于台阶地形行走的机器人足端轨迹规划方法，其包括以下步骤：

按照时间将机器人摆动足的运动划分为0～t1，t1～t2，t2～t3三个时间段；

在0～t1时间段内，控制摆动足竖直向上抬起一个步高，其中，步高大于台阶的高度；

在t1～t2时间段内，控制摆动足从一个步高的高度继续沿水平面运动至给定的水平位置；

在t2～t3时间段内，控制摆动足从给定水平位置继续竖直向下运动，直到摆动足完成触地，摆动足结束摆动。

上述用于台阶地形行走的机器人足端轨迹规划方法中，在0～t1时间段内、t1～t2时间段内以及t2～t3时间段内，机器人摆动足的运动过程中，

需要进行足端碰撞检测。

进一步地，所述足端碰撞检测的过程为：

检测机器人摆动足的足底力反馈，得到足底力反馈值；

对足底力反馈值进行滤波处理，得到足底力反馈滤波值；其中，足底力反馈滤波值包括X向量、Y向量和Z向量；

将足底力反馈滤波值的合力与预设的足底力阈值进行比较，如果足底力反馈滤波值的合力大于预设的足底力阈值，则判定机器人摆动足遇到障碍物；

根据足底力反馈滤波值的X向分量的绝对值和足底力反馈滤波值的Z向分量的绝对值，判断摆动足遇到的障碍物为水平面还是竖直面；

如果摆动足遇到的障碍物为水平面，则控制摆动足停止运动，使摆动足完成触地，摆动足结束摆动；

如果摆动足遇到的障碍物为竖直面，则控制摆动足继续竖直向下运动，重新检测机器人摆动足的足底力反馈，直到检测到足端接触到水平面，使摆动足完成触地，摆动足结束摆动。