[发明专利]虚拟被动行走机器人速度调节方法及装置、存储介质终端

说明书

本发明公开了一种虚拟被动行走机器人速度调节方法及装置、存储介质和终端，其中方法包括：按预设方式执行速度调节过程；其中，速度调节过程包括：获取执行目标速度并计算执行目标重力加速度和执行目标行走动能；获取虚拟被动行走机器人的实际速度并计算实际行走动能；根据执行目标行走动能和实际行走动能计算动能误差；将动能误差和执行目标重力加速度传给到闭环虚拟被动行走速度控制器，并接收其输出的控制信号。本发明通过执行目标速度计算执行目标速度重力加速度和目标行走动能等控制器的参数，根据实际动能和目标行走动能之间的误差以及执行目标重力加速度进行反馈控制，最终实现速度切换且保证整个系统趋于稳定状态。

技术领域

本发明涉及类圆规双足步行机器人虚拟被动行走速度调节技术领域，尤其涉及一种虚拟被动行走机器人的速度调节方法及装置、存储介质和终端。

背景技术

目前双足步行机器人行走步态的动态性能、能效比、稳定性是非常重要的指标。当前的双足步行机器人除了基于ZMP规则的主动式完全步态控制行走方式之外，基于模拟被动行走步态的虚拟被动行走步态控制方式正变得越来越重要。

被动行走是指不需借助外界驱动力矩，双足步行机器人完全依靠自身的重力作用，在具有一定向下倾斜角度的斜面上实现稳定的行走。这种步行方式属于自然而低能耗的行走步态，与人类的步行姿态极为相似。因此模拟这种被动行走步态能使得机器人大幅降低步行能耗，实现类似人类的步行性能。这称之为机器人的虚拟被动行走。虚拟被动行走是在被动行走的基础上提供一个小的力矩进行控制，从而能在平面或各种复杂地面上模拟下倾斜面上的被动步态进行行走。这种虚拟被动行走能提高机器人的能效比、充分利用能量进行行走，从而实现类似人类那种高效率的步行。

但是，由于被动行走的步态参数主要由斜面倾角决定，因此在被动行走过程中很难调整行走的速度。这也使得基于模拟被动行走步态的虚拟被动行走也很难调节行走速度。此外，单纯的被动行走稳定性非常差，对运动的初始状态非常敏感，因此无闭环控制的虚拟被动行走也同样稳定性很差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有模拟被动行走步态的虚拟被动行走很难调节行走速度，且现有无闭环控制的虚拟被动行走稳定性很差。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种虚拟被动行走机器人的速度调节方法，包括：按预设方式执行速度调节过程；

其中，所述速度调节过程包括：

获取执行目标速度，并根据所述执行目标速度计算执行目标重力加速度和执行目标行走动能；

获取虚拟被动行走机器人的实际速度，并根据所述虚拟被动行走机器人的实际速度计算所述虚拟被动行走机器人的实际行走动能；

根据所述执行目标行走动能和所述实际行走动能计算动能误差；

将所述动能误差和所述执行目标重力加速度传给到闭环虚拟被动行走速度控制器，接收所述闭环虚拟被动行走速度控制器输出的控制信号，并将所述控制信号传输给所述虚拟被动行走机器人。

优选地，按预设方式执行速度调节过程步骤包括：

获取最终目标速度和所述虚拟被动行走机器人的实际速度，根据所述最终目标速度和所述实际速度计算待调整速度差；

判断所述待调整速度差是否大于预设阈值，若是则设置至少一个中间目标速度，并将所有所述中间目标速度和最终目标速度按预设顺序依次作为执行目标速度，并在所有所述中间目标速度和最终目标速度按预设顺序依次作为执行目标速度时单次执行对应的速度调节过程，否则将所述最终目标速度作为执行目标速度，执行速度调整过程，其中，所述中间目标速度的数值位于所述最终目标速度的数值和所述实际速度的数值之间。

优选地，所述闭环虚拟被动行走速度控制器获取方式包括：