[发明专利]一种多足步行机器人及其步行控制方法

说明书

本发明涉及一种多足步行机器人及其步行控制方法，属于机器人技术领域。该步行控制方法包括：(1)控制高压泵至其输出油压高于连接在其出油口处的高压溢流阀的溢流油压，及控制低压泵至其输出油压高于连接在其出油口处的低压溢流阀的溢流油压，且二者的输出流量均大于该机器人所需的平均流量；(2)基于油压检测数据，改变泵驱动电机的转速至输出油压符合控制需求，且输出油压均低于溢流阀的溢流油压；且在上述两个步骤中，在支撑态时，利用高压泵为液压执行器供给高压油液；而在摆动态时，利用低压泵为液压执行器供给低压油液。该控制方法能有效地提高能量利用率，可广泛应用于机器人技术领域中。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种结构改进的多足步行机器人及其步行控制方法。

背景技术

移动机器人是目前应用最为广泛的一种机器人，它可以代替人类完成危险、复杂及高强度的工作，根据论文《多足步行机器人液压控制系统研究现状与发展趋势》所记载的内容可知，当前移动机器人在地面上的移动方式主要有轮式、履带式、足式、蠕动式及混合式等；相较于轮式等其他移动方法，由于足式步行机器人采用如公布号为CN104029745A等专利文献所公开的液压机械腿进行行走，以能在行走过程中仅需离散的落足点，且可像足式动物一样行走于具有障碍物的崎岖地面，拥有更好的复杂环境适应性和灵活性，而得到较快地发展及广泛地使用。

对于多足步行机器人而言，其主要驱动方式有电驱动与液压驱动，例如，公告号为CN209535276U的专利文献所公开的一种小型电动六足机器人；相对电驱动而言，采用液压作为驱动方式的多足步行机器人具有功率密度大、负载高、高带宽、响应快及抗扰动能力强等优势，使其适于构建重型机器人。

目前，多足机器人普遍采用单一定转速泵源的阀控液压系统，但在机器人运动过程中，能量转换效率较低；况且，机器人行走过程中，液压机械腿在支撑阶段，由于需承受机器人的自身重量及其负载重量，需要泵源输出较大压力的油液，而在摆动阶段，液压机械腿反而需要压力较低的油液，此时阀口压降较大，大量液压能由于节流损失转换为热能，使得能量利用率偏低。

此外，由于多足步行机器人在运动过程中，所需流量具有不均匀的特点，定转速泵源会输出流量大于所需平均流量，导致液压系统溢流能量损失较大。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于控制多足步行机器人的步行控制方法，不仅能更好地适应其液压机械腿在支撑态与摆动态时的压力需求，且能根据实际需求按所需流量供给液压油，而降低阀口节流损失与系统溢流损失，而提高机器人的能量利用率；

本发明的另一目的为提供一种结构改进的多足步行机器人，不仅能更好地适应其液压机械腿在支撑态与摆动态时的压力需求，且能根据实际需求按所需流量供给液压油，而降低阀口节流损失与系统溢流损失，而提高机器人的能量利用率。

为了实现上述主要目的，本发明提供步行控制方法用于控制多足步行机器人，该多足步行机器人包括躯体、液压机械腿及液压系统，液压机械腿包括腿杆组件及用于控制腿杆组件屈伸的液压执行器，液压系统包括液压泵、泵驱动电机、控制阀组件；液压泵包括高压泵与低压泵，泵驱动电机包括高压泵驱动电机与低压泵驱动电机，该方法包括以下步骤：

定流量控制步骤，控制高压泵驱动电机按照预设高压转速恒定转动，至泵出油压高于连接在高压泵的出油口处的高压溢流阀的溢流油压；控制低压泵驱动电机按照低压转速恒定转动，至泵出油压高于连接在低压泵的出油口处的低压溢流阀的溢流油压；且高压泵与低压泵的输出流量均大于多足步行机器人所需的平均流量；

变流量控制步骤，基于连接在泵的出油口处的压力传感器所输出的油压检测数据，改变泵驱动电机的转速至输出油压符合控制需求，且输出油压均低于该泵出油口处的溢流阀的溢流油压；