[发明专利]一种四足机器人姿态复位控制方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种四足机器人姿态复位控制方法，包括获取机器人的角速度、加速度以及姿态角等计算得出机器人的实时位置和实时速度；然后根据四足机器人的期望运动速度、实时速度和实时位置对四足机器人的摆动相的每条腿的足端运动轨迹；以及计算得出四足机器人的每条腿的伺服电机摇臂角度，进而生成伺服控制输出指令控制每条腿的运动状态；当摆动相的每条腿均触地时，将作为摆动相的每条腿立即停止运动并切换至支撑相，将作为支撑相的每条腿切换为摆动相，然后继续获取数据，进行下一周期的姿态控制；直到四足机器人停止运动。本发明还公开了一种四足机器人姿态复位控制装置及存储介质。

技术领域

本发明涉及四足机器人领域，尤其涉及一种四足机器人姿态复位控制方法和系统。

背景技术

仿生足式机器人在工程探险、反恐防爆、军事侦察等领域内具有良好的应用前景，因此，对于仿生足式机器人的研究也越来越热门，其中，由于四足机器人既有超于二足机器人的平稳性又避免了六足机器人机构的冗余和复杂性，其应用的最为广泛。但是，目前的仿生足式机器人是基于舵机的控制系统来实现其运动的，其机器人的各个关节的速度不可控，足端运动轨迹不圆滑，同时其运动速度不可根据实际的情况进行变更，对于机器人的姿态复位也无法进行控制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种四足机器人姿态复位控制方法，其能够控制现有四足机器人的姿态的快速复位。

本发明的目的之二在于提供一种四足机器人姿态复位控制装置，其能够控制现有四足机器人的姿态的快速复位。

本发明的目的之三在于提供一种存储介质，其能够控制现有四足机器人的姿态的快速复位。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种四足机器人姿态复位控制方法，所述姿态复位控制方法包括：

数据解算步骤：获取所述四足机器人的姿态角、加速度和角速度；

矩阵解算步骤：采用运动学正解对所述四足机器人的角速度、姿态角和加速度进行计算得出所述四足机器人的每个腿的足端位置，并结合所述四足机器人的尺寸数据进行里程计计算得出所述四足机器人的实时位置和实时速度；

摆动相计算步骤：获取并根据所述四足机器人的期望运动速度、实时速度与实时位置计算得出所述四足机器人的摆动相的每条腿的足端运动轨迹；同时，采用运动学逆解对所述四足机器人的摆动相的每条腿的足端运动轨迹进行计算得出所述四足机器人的摆动相的每条腿的伺服电机摇臂角度；

支撑相计算步骤：使用VMC三通道控制算法对所述四足机器人的实时速度和实时位置进行计算以得出所述四足机器人的支撑相的各个腿的关节力矩，以及采用伪力矩模型将所述四足机器人的支撑相的每条腿的关节力矩转换为伺服电机期望转速；同时更新四足机器人的支撑相的每条腿的伺服电机摇臂角度；控制步骤：根据所述四足机器人的每条腿的伺服电机摇臂角度和伺服电机的类型生成对应的伺服控制指令并控制四足机器人的每条腿的运动；

检测步骤：当四足机器人的摆动相的每条腿均触地时，将作为摆动相的每条腿立即停止运动并切换为支撑相，将作为支撑相的每条腿切换为摆动相，然后执行数据解算步骤；直到四足机器人停止运动。

进一步地，所述数据解算步骤还包括：通过姿态传感器获取IMU数据，并对IMU数据进行预处理，然后对预处理后的IMU数据进行姿态解算得出所述四足机器人的姿态角和加速度，最后结合所述四足机器人的尺寸数据、姿态角和加速度计算得出所述四足机器人的角速度。

进一步地，所述数据解算步骤还包括：根据所述四足机器人的尺寸数据得出所述四足机器人的数学模型，并根据所述四足机器人的数学模型、姿态角和加速度计算得出四足机器人的角速度；所述四足机器人的数学模型是根据所述四足机器人的尺寸数据转换形成的数学；所述四足机器人的尺寸数据包括机器人的身体的长度、宽度、高度、大腿长度和小腿长度。