[发明专利]一种多足机器人平衡控制方法

摘要

本发明公开一种多足机器人平衡控制方法，用于多足机器人在非结构化地形条件下运动时的平衡控制，控制流程简洁明确。本发明是检测到机器人失稳后，快速计算出调整腿末端下一个运动周期的落点位置，执行控制策略后，将使得机器人由失稳状态迅速转换为静态稳定状态。足端落点位置应满足的约束条件和足端落点位置均由解析式给出，计算效率较高，适合于在线实时计算和实时控制。整套控制方法利用机器人各关节角度信息、机身位姿信息和足端脚力信息对机器人各腿的运动进行位置控制，该控制方法适应于多足机器人在非结构化环境下的平衡控制。

主权项

一种多足机器人平衡控制方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：(1)获取当前的机器人各关节角度值和机身位置姿态值，以初始化机器人各关节角度、机身位姿参数；(2)实时获取各关节角度、机身位姿信息，并利用这些信息对机器人进行正运动学计算，得到机身重心、腿部各部分重心在机器人世界坐标系中的坐标；(3)利用获取的各足端脚力信息、机器人各关节角度信息和机身位姿信息，构建出当前运动时刻的支撑平面；(4)使用零力矩点方法判断机器人的稳定性，根据零力矩点的位置判定机器人是否失稳并计算稳定裕度dm；(5)根据机器人当前的稳定性情况采取相应控制策略：若机器人稳定，则实施预设的正常行走步态，并转入步骤(2)；若机器人失稳，进入步骤(6)；(6)计算调整腿末端点HAt的位置约束条件；(7)取步骤(4)中计算的稳定裕度dm与预设的稳定裕度阈值S进行比较：若稳定裕度为负值且|dm|＜S，则判定为机器人失稳程度较小，并进入步骤(8)；若稳定裕度为负值且|dm|≥S，则判定为机器人失稳程度较大，执行步骤(9)；(8)根据调整腿末端点位于机器人所受合力在支撑面上的投影线上或者投影延长线上的原则，计算调整腿末端点HAt的位置坐标，并转入步骤(10)；(9)根据髋关节到倾翻轴线的垂足与调整腿末端点的连线，垂直于倾翻轴线的原则，计算调整腿末端点HAt的位置坐标，并转入步骤(10)；(10)计算出调整腿末端的位置后经机器人运动学反解得到机器人各 关节角度值，然后向执行机构输出各关节角度序列，执行系统动作使机器人到达控制器要求达到的位置。