[发明专利]一种基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法

权利要求书

1.一种基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、将四足机器人的行进分为两个阶段：支撑相和摆动相，其中支撑相是指腿部足端与地面接触，为剩余的腿向前迈进提供支撑，而向前迈进的腿则为处于摆动相；

S2、采用CPG网络生成四足机器人的前进信号，用来控制机体向前行进；同时采用VMC控制器对机体的姿态进行有效纠正，使得机器人能够按照期望的姿态稳定行进；所述VMC控制器只施加在支撑相；

其中，通过比例微分控制器将CPG网络的输出转化为关节力矩：

其中，k_p和k_d分别表示比例常数和微分常数，q和分别表示实时的机器人关节角度和关节角速度，下标d表示期望值。

2.如权利要求1所述的基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法，其特征在于：其中VMC控制器接受来自力传感器的足端触地信号来判断每一条腿的触地状态。

3.如权利要求2所述的基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法，其特征在于：其中VMC控制器还接受机体如下实时状态信息：每条腿的关节角、机体的姿态角以及角速率。

4.如权利要求1所述的基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法，其特征在于：VMC控制律如下：

τ_vm＝-J^Tf_vm

上式中q表示控制器生成的机体姿态关节补偿角，φ表示机体的姿态角，表示机体的姿态角速率，下标d表示期望的指标，k和b分别表示弹性系数和阻尼常数，f_vm表示有虚拟构件产生的虚拟力，通过单腿的Jacobian矩阵J转换为关节力矩τ_vm。

5.如权利要求4所述的基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法，其特征在于：关节上所施加的总的力矩表示为：

τ_sum＝τ_c+τ_vm

其中τ_c表示通过PD控制器将CPG的输出转化而成的关节力矩，τ_vm是由VMC控制器产生的姿态补偿力矩，τ_sum表示施加在关节上的总的关节力矩信号；式中每一个量均为三维列向量，分别对应每条腿的侧摆髋关节、前向髋关节和膝关节。

6.如权利要求1所述的基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法，其特征在于：在水平面T和穿过机体质心的横截面P之间连接弹簧阻尼。

7.如权利要求6所述的基于生物仿生原理和直觉的四足机器人运动控制方法，其特征在于：当机体俯仰角保持为0时的，弹簧阻尼对保持原长，不会产生任何补偿力。

8.一种基于生物仿生原理和直觉的四足机器人，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一权利要求所述的方法进行控制。

9.一种计算机可读介质，其特征在于：存储有计算机程序，所述计算机程序可被执行以实现如权利要求1-6中任一权利要求所述的方法。