[发明专利]一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法

权利要求书

1.一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法，其特征在于，包括步骤：

S1、根据三种节律步态类型确定占地系数、一个步态周期内的摆动周期数；

S2、规划节律步态的行走步幅与单步步长；

S3、规划基于三角函数与S型函数的六足机器人足端运动轨迹插值函数，在单摆动周期中，规划足端相对于基坐标系x轴与y轴方向上的位置变化采用S型(Sigmoid)函数作为插值函数，表示为：

其中，exp(·)表示指数积函数；k表示单摆动周期内第k个插值点；N表示单摆动周期的插值点总数；T表示单摆动周期的时长；C₁与C₂为可调曲线参数；

规划足端相对于基坐标系z轴方向上的位置变化采用三角函数作为插值函数，表示为：

S4、规划摆动相与支撑相的瞬时步长插值函数表达式，规划足端相对于基坐标系x轴与y轴方向上的瞬时步长插值函数表达式为：

其中δ为占地系数，f(k)为插值函数，d′为上一个摆动周期结束时的瞬时步长的值，若为初始周期则等于0；

规划足端相对于基坐标系z轴方向上的瞬时步长插值函数表达式为：

其中，H表示期望的足端抬起高度；

S5、求解六足机器人足端相对机体系的瞬时坐标：设(x₀,y₀,z₀)为足端相对于机体质心基坐标系的初始坐标，因行走步幅S存在分量绕z轴旋转的旋转步幅θ_s，机体的旋转会导致足端位置发生改变，通过左乘旋转矩阵求得旋转变化位姿，表示为：

其中，Δθ＝θ_s·d(k)，表示瞬时转动角度。

2.根据权利要求1所述的一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，对于节律步态，一个摆动周期中有n条腿同时摆动，则占地系数表示为：δ＝1-n/6，一个步态周期内的摆动周期数表示为：m＝6/n。

3.根据权利要求2所述的一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法，其特征在于，所述步骤S2中，行走步幅S为六足机器人完成一次步态周期的机体质心的位置变化，定义行走步幅S由三个分量构成，表示为(x_s,y_s,θ_s)，其中，分量x_s、y_s分别代表沿x轴、y轴的平移步幅，分量θ_s代表绕z轴的旋转步幅。

4.根据权利要求3所述的一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法，其特征在于，所述步骤S2中，单步步长为六足机器人完成一个摆动周期后足端相对于机体质心基坐标系的位置变化，支撑相对于机身质心的位置变化会驱动机体发生位移，则支撑相的单步步长表示为：-S/m＝-(1-δ)S。

5.根据权利要求4所述的一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法，其特征在于，所述步骤S2中，设定一个步态周期结束后六足机器人回到初始位姿，则摆动相的单步步长表示为：(m-1)(1-δ)S＝δS。

6.根据权利要求5所述的一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法，其特征在于，所述步骤S5中，根据行走步幅S分别代表沿x轴、y轴的平移步幅分量x_s、y_s，确定平移变化位姿为：

7.根据权利要求6所述的一种六足机器人节律步态足端轨迹的规划方法，其特征在于，所述步骤S5中，在单摆动周期中，足端相对于机体质心基坐标系的瞬时坐标表示为：

确定足端相对于机体质心基坐标系的瞬时坐标(x,y,z)表达式后，构成三维空间中的六足机器人节律步态的足端轨迹。