[发明专利]一种双足机器人仿人步态的步行速度调节方法

权利要求书

1.一种双足机器人仿人步态的步行速度调节方法，其特征在于，包括双足支撑相调节以及单足支撑相调节；所述双足支撑相调节为通过调节双足支撑相时长T_d来调节步行速度；所述单足支撑相调节为通过在单足支撑相对支撑脚踝关节的俯仰自由度q_ankle,st施加力矩u_ankle,st改变轨道能量来调节步行速度；

所述双足支撑相调节为通过调节双足支撑相时长T_d来调节步行速度，包括以下子步骤：

(1.1)输入期望质心速度v_d；

(1.2)通过下式得到所述机器人双足支撑相时长T_d：

其中，T_min为最小步行速度对应的双足支撑相时长，T_max为最大步行速度对应的双足支撑相时长，v_max为最大步行速度，v_min为最小步行速度；

(1.3)规划摆动腿踝关节俯仰自由度q_ankle,sw的作用轨迹，达到调节步行速度的目的：

其中，向量α_k为q_ankle,sw的贝塞尔多项式系数，

2.根据权利要求1所述双足机器人仿人步态的步行速度调节方法，其特征在于，所述贝塞尔多项式系数α_k通过下式得到：

其中，q_ankle,0和为q_ankle,sw的初始角度与角速度，q_ankle,1和为q_ankle,sw的末状态角度与角速度。

3.根据权利要求1所述双足机器人仿人步态的步行速度调节方法，其特征在于，所述单足支撑相调节为通过在单足支撑相对支撑脚踝关节的俯仰自由度q_ankle,st施加力矩u_ankle,st改变轨道能量来调节步行速度，包括以下子步骤：

(2.1)输入期望质心速度v_d；

(2.2)计算单足支撑相初始时刻的轨道能量E₀和期望质心速度对应的轨道能量E_d：

其中，g为重力加速度，h为质心高度；x₀为单足支撑相初始时刻的质心坐标，为单足支撑相初始时刻的质心速度；

(2.3)计算在单足支撑相对支撑脚踝关节的俯仰自由度q_ankle,st施加力矩u_ankle,st：

u_ankle,st＝-k_u(E₀-E_d)

其中，k_u为比例系数。

4.根据权利要求3所述双足机器人仿人步态的步行速度调节方法，其特征在于，所述比例系数k_u＝50。