[发明专利]一种机器人地形处理与多地形步态控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种机器人地形处理与多地形步态控制方法及系统，该方法包括步骤：驱动摆动相足部结构前后左右摆动；比对摆动相倾角数据及离地距离数据与预存基础数据，若合理，则继续，若不合理，则调用特殊地形机体运动程序；处理上述数据形成地形高度图，确定摆动相步态微调处理方法；摆动相着地，支撑相微调重心；采集着地时的摩擦电及压力信号得出地面材质，同时采集支撑相压力信号，比对支撑相受力情况与下一周期运动计划，微调支撑相；比对下一周期运动计划与地面材质及支撑相的受力情况，微调支撑相变为摆动相时的步态；控制支撑相变为摆动相，上述控制方法能够精确识别足部结构所触及地形及材质，精确控制机器人步态，提高机器人的通过性。

技术领域

本发明涉及家用机器人技术领域，特别涉及一种机器人地形处理与多地形步态控制方法及系统。

背景技术

步足机器人相较于传统可移动机器人的构型(如轮式)具有更好的多地形适应性，特别是因为其运动原理接近人类，其对于人类所生活的环境具有良好的适用性，但这一特点也就使其工作过程中面临众多的复杂环境。

目前已有的步行机器人地形感知系统大多基于激光雷达或图像识别等视觉处理技术，但这种地形感知系统仅能够对机器人整体运动轨迹进行规划，达到避障与最优路径选择的结果，无法准确的判断地形的精确结构，会使步行步态不能准确的适应地面结构，从而使机器人出现摔倒等情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种机器人地形处理与多地形步态控制方法，以实现对机器人足部落处地形与材质的识别，实现对机器人步态的准确调节，提高机器人在复杂地形的通过性。

本发明的第二个目的在于提供一种基于上述机器人地形处理与多地形步态控制方法的控制系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机器人地形处理与多地形步态控制方法，包括步骤：

1)摆动相足部结构处于摆动相周期的顶点时，驱动摆动相足部结构进行预设角度的前后左右摆动；

2)采集摆动相足部结构摆动过程中倾角数据以及末端离地距离数据，进行逻辑运算后与预存基础数据进行比对分析，若测量数据合理，则进入步骤3)，若测量数据不合理，则调用数据库中的特殊地形机体运动程序；

3)对所述倾角数据以及所述末端离地距离数据进行分析处理，形成摆动相足部结构可能落下区域的地形高度图，对地形高度进行分析，确定对摆动相足部结构的步态算法的微调处理方法；

4)根据微调处理方法控制上述摆动相足部结构着地，同时控制支撑相足部结构微调机器人重心；

5)采集摆动相足部结构着地时的摩擦电信号以及压力信号，得出对地面材质的分析结果，同时采集支撑相足部结构的压力信号，分析支撑相足部结构的受力情况，将受力情况的分析结果与下一周期机器人运动计划比对，微调支撑相足部结构的重心控制；

6)将下一周期机器人运动计划与地面材质的分析结果以及支撑相足部结构的受力情况进行比对，微调下一周期机器人运动计划，微调支撑相足部结构变为摆动相时的运动步态；

7)控制支撑相足部结构离地变为摆动相，返回所述步骤1)。

优选地，所述步骤2)具体包括：

201)采集摆动相足部结构摆动过程中倾角数据以及末端离地距离数据，进行逻辑运算后与预存基础数据进行第一次比对分析，若测量数据合理，则进入步骤202)，若测量数据不合理，则返回所述步骤1)；

202)第二次采集摆动相足部结构摆动过程中倾角数据以及末端离地距离数据，若测量数据合理，则进入步骤3)，若测量数据不合理，则调用数据库中的特殊地形机体运动程序。

优选地，所述步骤3)具体包括：