[发明专利]四足机器人连续躯干运动轨迹规划方法

说明书

一种四足机器人连续躯干运动轨迹规划方法，包括以下步骤：（1）将四足机器人在躯干摆动阶段各支撑足投影至平面坐标系{^PO}中；（2）根据各支撑足在平面坐标系{^PO}中的投影位置及设定的能够改变躯干侧移量的可调整参数，确定躯干运动轨迹的关键路径点；（3）根据确定的躯干运动轨迹的关键路径点以及躯干运动的边界条件，给出躯干运动轨迹的方程。上述方法在实现四足机器人在通过躯干侧方向上运动增加其稳定性的同时，保证躯干一直沿前进方向向前运动且运动的速度、加速度均是连续的；在躯干运动轨迹的规划中，通过增加可调整系数，实现躯干侧移量的灵活调整，不存在任何后退运动，有效地提高了机器人的平均运动速度。

技术领域

本发明涉及一种四足机器人连续躯干运动轨迹的规划方法，可使四足机器人使用静步态在崎岖地形上行走时连续地沿前进方向行进且能够灵活地调整躯干的侧向移动量，属于机器人控制领域。

背景技术

当使用静步态在崎岖度较高的地形上行走时，四足机器人可通过躯干在前进方向的侧方向上的移动增加稳定裕度，以提高其自身的地形适应能力。四足机器人躯干的侧向移动量仅用来增加机器人在行走过程中的稳定性，因而，如果躯干的侧移量过大，将降低机器人的能量利用率，但是如果躯干的侧移量过小，就不能有效地增加机器人的稳定欲度，从而影响机器人的地形适应性。而躯干运动轨迹的规划直接关系到躯干在运动过程中的侧移量。

中国专利文献CN105353760A给出了一种基于支撑域位置反馈的足式机器人机身摆动幅度规划方法。CN106695791A公开了一种四足机器人自由步态提出了一种躯干轨迹规划方法。中国硕士学位论文《仿生恐龙机器人的步态仿真及系统实现》为仿生四足恐龙机器人提出了一种使用非连续静步态时的躯干运动轨迹规划方法。

当机器人使用上述这些方法在崎岖地形上行走时，仅根据各支撑足的位置规划躯干运动轨迹，不能灵活地调整躯干的侧移量。

论文“Compliant quadruped locomotion over rough terrain”(2009IEEE/RSJinternational conference on Intelligent robots and systems.IEEE,2009:814-820.)中提出了一种“8”字形的躯干运动轨迹规划方法，当四足机器人使用该方法沿前进方向在复杂地形上行走时，其躯干存在后退运动，影响了机器人的平均运动速度与能量利用率。

发明内容

本发明为了解决现有方法的上述不足，提出一种四足机器人连续躯干运动轨迹规划方法，该方法使四足机器人用静步态在崎岖地形上行走时能够连续地沿前进方向行进，不存在后退运动且可灵活调整躯干的侧移量。

本发明的四足机器人连续躯干运动轨迹规划方法，包括以下步骤：

(1)将四足机器人在躯干摆动阶段各支撑足投影至平面坐标系{^PO}中；

(2)根据各支撑足在平面坐标系{^PO}中的投影位置及设定的能够改变躯干侧移量的可调整参数，确定躯干运动轨迹的关键路径点；

(3)根据确定的躯干运动轨迹的关键路径点以及躯干运动的边界条件，给出躯干运动轨迹的方程。

所述步骤(2)中躯干运动轨迹关键路径点的确定过程如下所述：