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[发明专利]一种基于模仿学习和强化学习的双足机器人运动控制方法-CN202310312817.1在审
发明人： 高峻峣;张袁熙;陈学超;余张国;杜沂东;黄强 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-03-28 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明公开一种基于模仿学习和强化学习的双足机器人运动控制方法，将仿真环境中双足机器人状态观测值、上一周期期望动作和命令编码输入神经网络B，输出并记录下一周期期望动作，并将其拼接成轨迹，计算拼接轨迹与抽取轨迹的容忍值，确定对神经网络B输出进行量化评价的综合奖励是进行增益还是折损，然后用于神经网络B的优化直至收敛，将此时的控制方法用于实际环境中的双足机器人，控制其完成指定的运动；其中神经网络B继承神经网络A的权重参数，神经网络A由使双足机器人稳定运动的启发式轨迹和参考轨迹组成进行训练，启发式轨迹通过对参考轨迹进行启发式处理得到。本发明能够使双足机器人在产生合理运动的能力范围内进行充分的运动探索。
一种基于模仿学习强化机器人运动控制方法

[发明专利]仿生机器人及其腿部结构-CN202011406626.4有效
发明人： 高峻峣;张春雷;高建程 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-12-04 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： B62D57/032 文献下载
摘要：本发明提供一种仿生机器人及其腿部结构，包括大腿腿干、小腿腿干、脚部、膝关节以及踝关节，所述腿部结构还包括膝关节驱动机构和踝前后抬驱动机构；大腿腿干上具有第一容纳腔，以安置膝关节驱动机构；大腿腿干上具有第二容纳腔，以安置踝前后抬驱动机构；膝关节驱动机构通过第一传动机构带动膝关节，以带动小腿腿干的转动动作；踝前后抬驱动机构通过第二传动机构带动踝关节，以带动脚部的转动动作。大腿腿干设有两个容纳腔，可将膝、踝关节的驱动机构上移，减小仿生机器人腿干末端悬臂位置的重量，可有效降低膝关节、踝关节旋转时的转动惯量，从而降低对电机扭矩的要求，优化关节结构空间，减轻关节重量，提高仿生机器人的灵活性和运动性能。
仿生机器人及其腿部结构

[发明专利]基于双目相机的3D三角测量方法及装置-CN202010600958.X有效
发明人：陈晓鹏;黄强;王启航;徐德;黄华;樊迪;高峻峣;余张国;陈学超 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-06-28 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G06T7/73 文献下载
摘要：本申请公开了一种基于双目相机的3D三角测量方法。该基于双目相机的3D三角测量方法包括建立双目相机的坐标系，并获取坐标系参数；通过视觉注视，获取末端执行器速度、关节速度、关节雅可比矩阵；通过双目相机的运动减小空间点的实际像素和预期像素的偏差；获取左相机和右相机的光轴，得到固定点p。本申请解决了由于立体外部参数和视差的不准确对3D三角测量造成的不利影响的技术问题。
基于双目相机三角测量方法装置

[发明专利]腿部平衡结构及包含该腿部平衡结构的仿生机器人-CN202011406625.X有效
发明人：张春雷;高建程;高峻峣 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-12-04 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： B62D57/032 文献下载
摘要：本发明提供一种腿部平衡结构及包含该腿部平衡结构的仿生机器人。腿部平衡结构包括大腿腿干、小腿腿干以及膝关节，所述小腿腿干可绕所述膝关节的轴线转动，所述腿部平衡结构还包括固定安装在所述小腿腿干的顶部位置的小腿配重结构；所述小腿配重结构高于所述膝关节的轴线，在所述小腿腿干转动的情况下，与所述小腿腿干绕所述膝关节的轴线同步反向转动。本发明在小腿腿干位于膝关节的轴线位置以上的位置设置小腿配重结构，这样小腿在膝关节旋转中心的两侧均有硬件结构，且这两侧的结构固定连接，转动方向相反，如此，小腿在膝关节位置的转动惯量要比悬臂式结构的转动惯量要小的多，从而使得仿人机器人降低行走时对电机扭矩的要求。
腿部平衡结构包含仿生机器人

[发明专利]一种基于机器学习前馈模型的自抗扰力矩控制方法-CN202211210807.9在审
发明人： 高峻峣;马晓帅;余张国;陈学超;孟非;黄强;于晗 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-09-30 - 公布日： 2022-12-02 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于机器学习前馈模型的自抗扰力矩控制方法，PD控制器输入参考力矩τd和扩张状态观测器的输出z1、z2，输出电流Ic；机器学习前馈模型输入参考力矩τd、电机转速nm、电机位置pm、电机转加速度ωm、电机温度Tm和减速器温度TR，输出电机参考电流If；扩张状态观测器输入机器人关节输出力矩τ以及电机实际电流Im与Ktb的乘积；Ic与If求和，再减去扩张状态观测器的输出z3与(Ktb)‑1的乘积，结果作为机器人关节的输入，机器人关节输出力矩τ。本发明能够对大部分扰动进行准确的估计，大大降低扩张状态观测器所需观测的总扰动范围，减少扩张状态观测器的负担。
一种基于机器学习模型力矩控制方法

[发明专利]一种仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法-CN202211034551.0在审
发明人：左伟龙;高峻峣;金鸣岳;辛稀龙;穆天;曹靖威 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-08-26 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： B25J19/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法，机器人摔倒后，由机器人的方向和关节对应的电机角度值计算出各个连杆的位置和方向，同时动作捕捉服获取各个连杆的位置和方向，分别对各个连杆的位置和方向进行比较，当两者之间差值的绝对值小于等于设定的阈值，机器人本体结构一切正常，再对机器人所处的外部环境进行检测，从而判断机器人能否站立，如果具有站立起来的能力，则利用马氏距离计算方法计算实时的状态值与站立过程必须经历状态对应的参考值的距离，控制机器人相应的关节到达距离最小值对应的状态。本发明解决了机器人在复杂环境下的状态检测与站立规划问题，提高了机器人的适应性。
一种人机摔倒状态检测站立规划方法

[发明专利]机器人三自由度电驱动耦合关节的运动可行范围线性界定方法-CN202211034563.3在审
发明人：黄强;赖俊杭;陈学超;余张国;高峻峣;李庆庆;李超 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-08-26 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了机器人三自由度电驱动耦合关节的运动可行范围线性界定方法，由未超限电机转角向量对应的关节角向量构成运动可行关节角向量集合，将运动可行关节角向量集合沿任意关节的关节可行运动范围分层切片，得到数据切片子集并进行边缘检测，得到边缘可行切片集合；整合所有边缘可行切片集合，按所属近似平面分类，得到待拟合集合；对每一个待拟合集合进行内切平面拟合，求解拟合内切平面表达式；整合所有拟合内切平面表达式，得到耦合关节运动空间可行运动范围凸多面体半空间表达式，凸多面体半空间表达式的线性不等式用于机器人关节端的轨迹规划或轨迹优化。本发明能对耦合关节的耦合关系进行线性描述，最大程度的界定可行的线性运动范围。
机器人自由度驱动耦合关节运动可行范围线性界定方法

[发明专利]一种仿人机器人爬行轨迹规划及运动控制方法-CN202210948202.3在审
发明人：左伟龙;高峻峣;曹靖威;穆天;金鸣岳;辛稀龙 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-08-09 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种仿人机器人爬行轨迹规划及运动控制方法，建立仿人机器人左腿髋关节、右腿髋关节、左手臂肩关节和右手臂肩关节的振荡器模型表达式，进而求得状态变量的值，以状态变量的值作为关节轨迹值，分别乘上幅值系数，得到机器人爬行过程中所有关节的轨迹；在机器人爬行过程中，确定腰关节参考轨迹值，实现对机器人爬行过程中的方向控制。本发明只建立仿人机器人左腿髋关节、右腿髋关节、左手臂肩关节和右手臂肩关节的振荡器模型，并求得各关节轨迹，减少了运算量；在仿人机器人爬行运动控制过程中，只确定腰关节参考轨迹值，实现对机器人爬行过程中的方向控制，减少机器人能耗，提高控制速度。
一种人机爬行轨迹规划运动控制方法

[发明专利]基于双层模型预测控制的双足机器人全向行走质心轨迹规划方法-CN202211010867.6在审
发明人：黄强;赖俊杭;陈学超;余张国;高峻峣;李庆庆 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-08-23 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于双层模型预测控制的双足机器人全向行走质心轨迹规划方法，上层MPC在满足ZMP稳定性约束和质心运动可行域约束的条件下，得到稀疏的质心运动轨迹和ZMP轨迹；下层MPC以跟踪上层稀疏轨迹为目标，得到密集质心位置运动轨迹；该密集轨迹经质心轨迹检测器判定无发散后，输出当前时刻的质心运动位置，供机器人使用。本发明采用变周期双层模型预测控制结构，兼顾了生成轨迹的准确性和实时性，通过质心轨迹检测可防止发散轨迹对机器人硬件造成损伤。
基于双层模型预测控制机器人全向行走质心轨迹规划方法

[发明专利]一种用于双足机器人的三维路径规划方法-CN202010725112.9有效
发明人：陈学超;高志发;余张国;黄岩;黄强;高峻峣;陈晓鹏 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-07-24 - 公布日： 2022-10-21 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种双足机器人的三维路径规划方法，属于机器人路径规划技术领域，综合考虑双足机器人可跨越物体或可上台阶的最大高度、可跨越物体的最大宽度、双足机器人足部长度以及三维环境中物体的位置和尺寸，重新设计节点的代价，并进行代价评估，在存在多种类型物体的复杂环境中提前计算一条代价最小的三维路径；该方法规划得到的路径，能够引导机器人在相应的环境中执行跨越、绕行、上台阶的运动。与现有技术相比，本发明能够充分发挥双足机器人的运动潜能，提高通行效率；同时也使得双足机器人运算负荷减轻，计算速度更高。
一种用于机器人三维路径规划方法

[发明专利]基于联邦卡尔曼滤波的双足机器人行走质心状态估计方法-CN202210904539.4在审
发明人：黄强;赖俊杭;陈学超;余张国;高峻峣;李庆庆;李超 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-07-29 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了基于联邦卡尔曼滤波的双足机器人行走质心状态估计方法，惯性滤波器、运动学滤波器和线性倒立摆滤波器，分别处理惯性测量单元、关节码盘和力传感器的量测信息，经卡尔曼滤波时间更新和量测更新，得到次优质心状态估计向量和对应的误差协方差矩阵；主滤波器经卡尔曼滤波时间更新，得到次优质心状态估计向量和对应的误差协方差矩阵；主滤波器基于上述各子滤波器及自身的次优质心状态估计向量和对应的误差协方差矩阵进行最优融合，获得单次最优质心状态估计向量作用于机器人；在下一时刻，利用和对应的误差协方差矩阵Pg、信息分配系数对各滤波器反馈重置，重复上述步骤得到最优质心状态估计向量。本发明计算速度快，提高了状态估计可靠性。
基于联邦卡尔滤波机器人行走质心状态估计方法

[发明专利]基于关键模态分解和CPG的仿人机器人低姿匍匐全身运动规划方法-CN202210890454.5在审
发明人：黄强;赖俊杭;陈学超;余张国;高峻峣;李庆庆 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-07-27 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于关键模态分解和CPG的仿人机器人低姿匍匐全身运动规划方法，将直线低姿匍匐运动分解为四个关键运动模态，依据关键运动模态，对基于Hopf振荡器的CPG耦合网络进行参数确定和初始化，求解CPG耦合网络的数学模型，得到机器人右肩部俯仰关节、左肩部俯仰关节、右腿髋部俯仰关节、左腿髋部俯仰关节的矢状面关键运动轨迹；依据关键运动模态转换的相位与幅值，将矢状面关键运动轨迹映射为全身运动轨迹，全身运动轨迹由工控机发送给机器人各关节执行，实现仿人机器人的直线低姿匍匐运动。本发明基于匍匐运动关键模态分解和CPG耦合网络，实现了仿人机器人低姿匍匐全身协同运动的轨迹规划。
基于关键分解 cpg 人机器人低姿匍匐全身运动规划方法

[发明专利]五自由度双目防抖仿生眼机构-CN202010445826.4有效
发明人：陈晓鹏;黄强;徐德;黄华;李龙;徐阳;高峻峣;余张国 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-05-22 - 公布日： 2022-09-13 - 主分类号： B25J11/00 文献下载
摘要：本发明申请公开了一种五自由度双目防抖仿生眼机构，包括双目仿生眼，包括两个能够左右运动的1自由度眼球组件；颈部组件，包括3自由度颈部关节，所述颈部组件驱动所述双目仿生眼上下运动、左右运动和左右摇摆运动的一种或多种。本发明申请解决了现有的多自由度仿生眼通过对仿生眼眼球的进行多维度自由度调整，导致多自由度仿生眼上部构件集中、结构复杂布线连接杂乱、匹配仿生眼设置的机身体量大，同时由于自由度控制集中在仿生眼眼球处，导致各自由度控制构件之间相互影响，造成仿生眼的防抖性能弱的技术问题的技术问题。
自由度双目仿生机构

[发明专利]钢带传动机构-CN202010192692.X有效
发明人：黄强;张春雷;高峻峣;高建程;余张国;孟非;范徐笑;左昱昱 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-03-18 - 公布日： 2022-06-07 - 主分类号： F16H7/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种钢带传动机构，包括主动轮、从动轮和传动钢带，传动钢带张紧在主动轮和从动轮的外周面上，传动钢带包括固定在主动轮和从动轮上的第一钢带和第二钢带，所述第一钢带和第二钢带为开口钢带；所述主动轮包括在周向上并行排布的第一钢带缠绕区和第二钢带缠绕区；所述从动轮包括在周向上并行排布的第一钢带缠绕区和第二钢带缠绕区；所述第一钢带以第一缠绕方式缠绕在主动轮和从动轮的第一钢带缠绕区，所述第二钢带以第二缠绕方式缠绕在主动轮和从动轮的第二钢带缠绕区，其中所述第一缠绕方式和所述第二缠绕方式使得在所述主动轮沿第一转向转动时，所述第一钢带处于拉紧状态，在所述主动轮沿第二转向转动时，所述第二钢带处于拉紧状态。
传动机构

[发明专利]仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节-CN202110090237.3有效
发明人：黄强;朱鑫;陈学超;余张国;高峻峣;黄岩 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-01-22 - 公布日： 2022-05-17 - 主分类号： B25J17/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节，属于仿人机器人技术领域。本发明的二自由度模块化仿人机器人关节包括两组相同的驱动和传动机构，该驱动和传动机构为：电机轴与丝杠一端连接，滑块的中间孔与丝杠啮合，滑块下端通孔与连杆一的一端套接，连杆一另一端通过十字轴组件一与连杆二一端连接，连杆二另一端与关节轴承组件固连，关节轴承组件与U型架的执行端固连。本发明能减小仿人机器人手臂或腿部关节运动时机构的转动惯量，结构稳定、灵活度高，并可根据不同的使用需求选择不同类型的丝杠进行针对性设计。
人机其二自由度模块化关节

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