[发明专利]一种降低行走能耗的仿人机器人质心轨迹规划方法

权利要求书

1.一种降低行走能耗的仿人机器人质心轨迹规划方法，其特征在于，根据膝关节俯仰角度θ_knee、踝关节俯仰角度θ_ankle和髋关节俯仰角度θ_hip，在质心的约束条件下，分别计算出膝关节、踝关节和髋关节的转速、角加速度取极小值时的质心高度；对求解出的质心高度进行加权处理得到优化的质心高度；所述踝关节俯仰角度θ_ankle表示为：其中，r_y为质心与踝关节的距离在前进方向上的垂直距离，r_z为质心到脚底板在z方向的垂直距离，C为髋关节与踝关节间直线距离。

2.根据权利要求1所述的一种降低行走能耗的仿人机器人质心轨迹规划方法，其特征在于，所述膝关节俯仰角度θ_knee表示为：其中，A为大腿长度，B为小腿长度，z_c为机器人质心高度，t为时间，为髋关节与踝关节间直线距离，r_z为质心到脚底板在z方向的垂直距离，r_z＝z_c-z_ankle，z_ankle为踝关节到脚底板的高度，r_y为质心与踝关节的距离在前进方向上的垂直距离，且z_ankle和r_y是已知规划值。

3.根据权利要求1所述的一种降低行走能耗的仿人机器人质心轨迹规划方法，其特征在于，所述髋关节俯仰角度θ_hip为：

4.根据权利要求1所述的一种降低行走能耗的仿人机器人质心轨迹规划方法，其特征在于，所述约束条件为：z₀≤z_c≤z_max，其中，z₀为机器人初始状态的质心高度，z_max为机器人在逆运动学可解情况下可升高的最高质心高度。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种降低行走能耗的仿人机器人质心轨迹规划方法，其特征在于，计算膝关节、踝关节和髋关节的转速、角加速度取极小值时的质心高度的方法为：时的质心高度，依次为z₁、z₂、z₃、z₄、z₅、z₆；对应其中，z₀为机器人初始状态的质心高度，z_max为机器人在逆运动学可解情况下可升高的最高质心高度。

6.根据权利要求5所述的一种降低行走能耗的仿人机器人质心轨迹规划方法，其特征在于，所述质心高度进行加权处理的方法为：

其中，K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆为权重，且K_i＝f_i，i＝1,2…6；β根据具体选取的关节电机转速与转矩关系进行取值。