[发明专利]一种电驱动哺乳构型足式机器人足地滑移估计方法

权利要求书

1.一种电驱动哺乳构型足式机器人足地滑移估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、设计哺乳构型足式机器人本体传感数据解算方法，得到的机器人在导航坐标系中的加速度；

步骤二、将步骤一验证得到的机器人在导航坐标系中的加速度，作为基于扩展卡尔曼滤波的哺乳构型足式机器人状态估计框架的输入变量，从而建立基于扩展卡尔曼滤波的哺乳构型足式机器人状态估计框架，得到哺乳构型足式机器人位置、速度估计变量；

步骤三、将步骤二得到的哺乳构型足式机器人位置、速度估计变量，用于作为单腿动力学方程的输入变量，建立哺乳构型足式机器人足地滑移估计模型，得到哺乳构型足式机器人足地滑移加速度模型；

步骤四、利用步骤三得到的哺乳构型足式机器人足地滑移加速度模型，建立基于扩展卡尔曼滤波的哺乳构型足地滑移状态估计方法；

步骤五、基于步骤一至步骤四进行哺乳构型足式机器人的足地滑移检测。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，对惯导等传感器的数据进行标定及补偿，通过标定加速度及角加速度信号来抑制哺乳构型牵引力运动方向速度和姿态解算的误差，最终输出准确的哺乳构型机器人牵引力方向本体速度及三维姿态信息，惯导传感实时数据具体解算结果为：

式中，为导航坐标系到机体坐标系的转换矩阵，f_B为空间中的真实加速度和重力导致的加速度之差的力矢量，g_n为重力矢量，为地球自转角度在导航坐标系中的投影，为机器人在导航坐标系中的速度，v_n为机器人在导航坐标系中的速度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二中，将步骤一验证得到的机器人在导航坐标系中的加速度作为基于扩展卡尔曼滤波的哺乳构型足式机器人状态估计框架的输入变量从而建立基于扩展卡尔曼滤波的哺乳构型足式机器人状态估计框架。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中，根据足式机器人单腿及质心状态变量，建立状态估计过程中的预测模型，其具体建模结果为：

式中，f为三维方向的加速度真实值；b_f为加速度计的偏差；b_w为角加速度计的偏差；w_f为加速度计的随机误差；w_w为角加速度计的随机误差；w为三维方向的角速率真实值；为三维方向的加速度测量值；为三维方向的角速率测量值；w_bf为加速度计噪声矩阵；w_bw为角加速度计噪声矩阵。

建立状态估计过程中的测量模型，其具体建模结果为：

式中，p_c为机器人的位置修正量；v_c为机体的速度修正量；p为机器人的位置测量变量；v为机体的速度测量变量。

根据状态变量的预测更新和测量更新，基于反馈校正方法得到足式机器人的状态变量结果如下所示：

式中，为位置估计值，为速度估计值，Δt为时间周期变量；为导航坐标系转换矩阵。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤三中，将步骤二公式(4)计算得到的哺乳构型足式机器人位置、速度估计变量，用于作为单腿动力学方程的输入变量，建立哺乳构型足式机器人足地滑移估计模型。