[发明专利]仿人机器人行走加速度补偿方法、装置及仿人机器人

说明书

本发明公开了一种仿人机器人行走加速度补偿方法、装置及仿人机器人，该方法包括：在仿人机器人为单脚支撑状态时，根据各关节角速度计算各关节角加速度，及根据所述各关节角速度、所述各关节角加速度和各关节相对于着地点的雅克比矩阵计算连杆质心在绝对世界坐标系下的六维加速度；根据各关节角速度、各关节角加速度及所述连杆质心在绝对世界坐标系下的六维加速度计算仿人机器人各关节角加速度所需的力矩；根据预先设定的对应关系确定所述力矩对应的前馈电流值；将所述前馈电流值叠加到对应关节的控制信号上，以根据叠加后的控制信号对所述仿人机器人进行控制。本发明可有效抑制加速度的影响，并降低PID控制器的刚度，提高整个仿人机器人的稳定性。

技术领域

本发明涉及仿人机器人技术领域，具体而言，涉及一种仿人机器人行走加速度补偿方法、装置及仿人机器人。

背景技术

行走步态控制是仿人型仿人机器人运动的关键问题，直接决定仿人机器人的平衡能力。典型的行走步态控制都是按照预先设定好的行走轨迹发送给仿人机器人的各个关节，然后各个关节由电机驱动器根据PID(Proportion Integration Differentiation，比例积分微分)算法跟踪轨迹，从而实现整个行走过程。但是这种方法的缺点也很突出，就是当仿人型仿人机器人行走速度增大时，导致各个关节需要产生更大的角加速度，这个加速度会让PID控制器难以通过参数调整来实现满足要求的轨迹跟踪，最终导致高速行走时仿人机器人出现较大的轨迹跟踪误差，严重影响仿人机器人的平衡性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种仿人机器人行走加速度补偿方法、装置及仿人机器人，以解决现有技术的不足。

根据本发明的一个实施方式，提供一种仿人机器人行走加速度补偿方法，该方法包括：

在仿人机器人为单脚支撑状态时，根据各关节角速度计算各关节角加速度，及根据所述各关节角速度、所述各关节角加速度和各关节相对于着地点的雅克比矩阵计算连杆质心在绝对世界坐标系下的六维加速度；

根据各关节角速度、各关节角加速度及所述连杆质心在绝对世界坐标系下的六维加速度计算仿人机器人各关节角加速度所需的力矩；

根据预先设定的对应关系确定所述力矩对应的前馈电流值；

将所述前馈电流值叠加到对应关节的控制信号上，以根据叠加后的控制信号对所述仿人机器人进行控制。

在上述的仿人机器人行走加速度补偿方法中，所述“在仿人机器人为单脚支撑状态时，根据各关节角速度计算各关节角加速度，及根据所述各关节角速度”之前还包括：

判断仿人机器人在当前时刻是否为单脚支撑状态。

在上述的仿人机器人行走加速度补偿方法中，所述“判断仿人机器人当前是否为单脚支撑状态”包括：

获取预先存储的所述仿人机器人的步态规划信息，及根据所述步态规划信息判断所述仿人机器人在当前时刻是否处于单脚支撑期；

若所述仿人机器人在当前时刻处于单脚支撑期，获取仿人机器人足底传感器测量的垂直脚面的受力及判断所述垂直脚面的受力是否大于预定阈值；

若所述仿人机器人仅一只脚的垂直脚面的受力大于预定阈值，则该仿人机器人在当前时刻为单脚支撑状态；

否则，该仿人机器人在当前时刻不是单脚支撑状态。

在上述的仿人机器人行走加速度补偿方法中，所述“根据各关节角速度计算各关节角加速度”包括：

将各关节角速度与对应关节的转轴方向向量相乘得到对应的三维关节角速度；

将所述对应的三维关节角速度进行微分运算得到三维的关节角加速度。