[发明专利]一种仿生双足机器人的控制方法及仿生双足机器人

说明书

本发明公开了一种仿生双足机器人的控制方法及仿生双足机器人。所述仿生双足机器人的腿包括通过连杆依次连接的臀机构、膝机构、踝机构和趾机构，臀机构、膝机构和踝机构各包括若干关节，趾机构包括趾关节和与趾关节相连的脚掌，所述控制方法包括步骤：获取仿生双足机器人的移动指令，确定仿生双足机器人的腿的初始状态和腿的终点状态；根据腿的终点状态，确定趾关节的终点位姿；根据腿的初始状态和趾关节的终点位姿，确定臀机构、膝机构和踝机构中各关节的转角；根据各关节的转角和腿的初始状态，确定关节的速度、加速度和力，控制各所述关节转动，使得所述仿生双足机器人按照所述移动指令移动。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及的是一种仿生双足机器人的控制方法及仿生双足机器人。

背景技术

与真实的人类和腿式移动的动物相比，机器人在整体的运动灵活性，承载能力，执行多任务，持续长时间运行，自主导航等方面还有很大欠缺，需进一步深入的探究。足式机器人在行走过程中需要面对极其复杂多变的外部环境。因此需要通过简化模型，使控制器能够快速的求解计算运动学、动力学问题，以让机器人具备快速感知外部环境并作出决策的能力，来适应在不同地形下的行走。

Cassie是一种仿鸵鸟的双足机器人，其设计灵感来自那些可以在地面上奔跑的鸟类,它有14个自由度，其中有4个关节是由板簧组成的被动关节。几乎全铰接的腿式结构能让腿部实现多用途的自主运动，而且当遇到较大冲击时，膝盖和后跟的板簧起到吸收冲击的作用，有利于表现出富有弹性和高动态的运动。该机器人的末端没有直接与驱动器相连，使得机器人末端的惯性较小，从而提高机器人的敏捷性。但是由于仿生双足机器人的自由度高，求解计算运动学和动力学问题需要极大地计算量。在现有技术中，主要集中在步态控制等方面，大部分采用的是非实时系统，无法满足对移动机器人的控制实时性的需求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种仿生双足机器人的控制方法及仿生双足机器人，旨在解决现有技术中对于仿生双足机器人的控制无法达到实时控制的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种仿生双足机器人，所述仿生双足机器人的腿包括通过连杆依次连接的臀机构、膝机构、踝机构和趾机构，所述臀机构、所述膝机构和所述踝机构各包括若干关节，所述趾机构包括趾关节和与所述趾关节相连的脚掌，其中，所述控制方法包括步骤：

获取所述仿生双足机器人的移动指令，确定所述仿生双足机器人的腿的初始状态和腿的终点状态；

根据所述腿的终点状态，确定所述趾机构中所述趾关节的终点位姿；

根据所述腿的初始状态和所述趾关节的所述终点位姿，确定所述臀机构、所述膝机构和所述踝机构中各所述关节的转角；

根据各所述关节的转角和所述腿的初始状态，确定所述关节的速度、加速度和力，控制各所述关节转动，使得所述仿生双足机器人按照所述移动指令移动。

所述的仿生双足机器人的控制方法，其中，

所述腿的初始状态包括各所述连杆的长度和各所述连杆之间的初始夹角；

所述腿的终点状态包括各所述连杆之间的终点夹角、所述脚掌的长度、末端指向和末端坐标，其中所述末端为所述脚掌的末端。

所述的仿生双足机器人的控制方法，其中，所述根据所述腿的终点状态，确定所述趾机构中趾关节的终点位姿，具体包括：

根据所述末端坐标和所述末端指向，确定所述仿生双足机器人的腿部平面；

根据所述腿部平面和各所述连杆的长度，确定所述趾关节的终点位姿。