[发明专利]一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法

权利要求书

1.一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法，其包括如下步骤：

步骤S1：设置所述双足机器人行走的步行参数，转到步骤S2；

步骤S2：生成原地类行走运动腿部关节角度时间序列，转到步骤S3；

步骤S3：步进修改周期性补偿角度曲线，转到步骤S4；

步骤S4：在周期性补偿角度作用下进行原地类行走运动，获取实际ZMP轨迹与躯干姿态角，转到步骤S5；

步骤S5：计算评价指标值，转到步骤S6；

步骤S6：判断周期性补偿角度是否遍历腿部补偿角度限幅范围，若结果为是则转到步骤S7，若结果为否则转到步骤S3；

步骤S7：比较评价指标值，转到步骤S8；

步骤S8：获得腿部关节最优补偿角度。

2.根据权利要求1所述的一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法，其特征在于，所述评价指标值通过公式(1)计算：

其中，J为评价指标值，分别表示单、双脚支撑期实际ZMP轨迹与规划ZMP轨迹的最大偏差值；分别表示行走过程中躯干俯仰方向偏离竖直与横滚方向偏离水平的最大误差角度；分别表示单、双脚支撑期实际ZMP轨迹与规划ZMP轨迹的偏差值的方差；分别表示行走过程中躯干俯仰方向偏离竖直与横滚方向偏离水平的误差角度的方差。

3.根据权利要求2所述的一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：确定双足机器人行走的步行参数，包括步行周期T_step、步数N_step、步长L_step、抬脚高度H_step、腿部补偿角度限幅范围(θ_{cop_max}，θ_{cop_min})、腿部补偿角度调节精度θ_{cop_sen}。

4.根据权利要求3所述的一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：按照所述双足机器人行走的步行参数，将步长L_step修改为0，抬脚高度H_step修改为0，其余双足机器人行走的步行参数不变，对双足机器人进行轨迹规划，得到规划ZMP轨迹及腿部关节角度时间序列，使得双足机器人能在原地进行类行走运动。

5.根据权利要求4所述的一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：按照腿部补偿角度调节精度θ_{cop_sen}，步进增加周期性补偿角度在单脚支撑期的恒值

设θ_{cop_max}/θ_{cop_sen}＝N，θ_{cop_min}/θ_{cop_sen}＝-N，N为正整数，腿部髋关节(R2，L2)和踝关节(R6，L6)初始周期性补偿角度在单脚支撑期的恒值通过公式(2)计算：

按照此周期性补偿角度，补偿腿部髋关节(R2，L2)及踝关节(R6，L6)，使用公式(3)计算：

其中，为机器人腿部关节待执行角度，为机器人腿部关节规划角度，θ_cop[k]为腿部周期性补偿角度基准曲线。

6.根据权利要求5所述的一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：存储在周期性补偿角度作用下，双足机器人原地类行走运动过程中的足部所受三维力、三维力矩及躯干姿态，并根据足部所受三维力、三维力矩，计算出实际ZMP轨迹。

7.根据权利要求6所述的一种用于双足机器人的腿部关节补偿角度自动获取方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：在原地类行走运动结束后，根据评价指标公式，计算本次周期性补偿角度作用下的评价指标值J_-N，同时存储该评价指标值及其对应的周期性补偿角度在单脚支撑期的恒值。