[发明专利]一种轮履腿机器人模糊自适应平衡控制算法

权利要求书

1.一种轮履腿机器人模糊自适应平衡控制算法，其特征在于,所述方法包括：

依据轮履腿机器人三维模型，结合轮履腿机器人车体、外轮、摆臂之间的连接方位关系，建立车体中心坐标系和外轮、摆臂与车体间连接处坐标系；

依据车体中心坐标系和连接处坐标系，获得外轮、摆臂与车体间连接处坐标系在车体中心坐标系下的齐次变换矩阵；

依据轮履腿机器人车体、外轮、摆臂各部分质心在车体中心坐标系下的坐标，获得轮履腿机器人整体质心坐标；

依据轮履腿机器人外轮、摆臂上的履带与地面之间的接触关系，结合轮履腿机器人整体质心分布，建立轮履腿机器人投影稳定锥模型；

依据轮履腿机器人投影稳定锥模型，构建稳定性评价指标，获得表征轮履腿机器人俯仰方向及横滚方向下的稳定裕度；

依据表征轮履腿机器人俯仰方向及横滚方向下的稳定裕度，结合轮履腿机器人当前姿态作为模糊输入，以各摆臂关节目标角度作为模糊输出，构建模糊输入与模糊输出之间的模糊规则，构建模糊控制器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据轮履腿机器人车体、外轮、摆臂各部分质心在车体中心坐标系下的坐标，获得机器人整体质心坐标，包括：

轮履腿机器人车体中心坐标系{C₀}及外轮、摆臂与车体间连接处坐标系{C_i}(i＝1,2,...,n_con)建立规则为：

车体中心坐标系{C₀}，坐标系原点固定于车体几何中心处；z轴垂直于车体平面方向向上；x轴与车体主传动轴相垂直，且方向选取第三象限方向为正方向；y轴按右手定则确定，y＝z×x；

外轮、摆臂与车体间连接处坐标系{C_i}(i＝1,2,...,n_con)，坐标系固定于连接处几何中心处；z轴垂直于车体平面方向向上；x轴与连接处传动轴方向相垂直，且方向选取第三象限方向为正方向；y轴按右手定则确定，y＝z×x；

轮履腿机器人中车体与外轮、摆臂总连接个数为n_con；

连接处坐标系相对于车体中心坐标系的齐次变换矩阵

其中，表示外轮、摆臂与车体间连接处坐标系{C_i}(i＝1,2,...,n_con)相对于车体中心坐标系{C₀}的旋转变换矩阵，表示外轮、摆臂与车体间连接处坐标系{C_i}(i＝1,2,...,n_con)相对于车体中心坐标系{C₀}的平移变换矩阵，矩阵中的参数，均通过轮履腿机器人的三维模型参数读取获得；

车体中心坐标系{C₀}中轮履腿机器人整体质心坐标(x_G,y_G,z_G)：

其中，m_i(i＝0,1,...,n_con)表示轮履腿机器人中车体、外轮、摆臂各部分质量，(x_i,y_i,z_i)(i＝0,1,...,n_con)表示车体中心坐标系{C₀}中轮履腿机器人中车体、外轮、摆臂各部分质心的坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据轮履腿机器人外轮、摆臂上的履带与地面之间的接触关系，结合轮履腿机器人整体质心分布，建立轮履腿机器人投影稳定锥模型，包括：

轮履腿机器人投影稳定锥关键点选取规则为：

以轮履腿机器人整体质心为稳定锥顶点G，以外轮和摆臂与地面接触点作为稳定锥的待选底面角点，以履带与地面接触的上边界的上边线的端点作为稳定锥的待选底面角点；

轮履腿机器人投影稳定锥底面构建规则为：

将车体中心坐标系{C₀}中各待选底面角点按照其坐标的z轴方向上的分量排序，以分量最大的待选底面角点为基准，结合车体中心坐标系{C₀}的z轴建立轮履腿机器人投影稳定锥底面，同时将其余待选底面角点投影到该底面，以该投影点作为轮履腿机器人投影稳定锥底面角点P_i(i＝1,2,...,n)；

轮履腿机器人投影稳定锥底面角点个数为n。