[发明专利]机器人摆动腿落地检测方法、装置和机器人

说明书

本申请实施例提供一种机器人摆动腿落地检测方法、装置和机器人，该方法包括：当机器人处于摆动期时，获取摆动腿的各个关节受到的力矩；基于所述摆动腿的各个关节受到的力矩估算所述摆动腿的足端受力，并根据所述足端受力计算所述摆动腿的足端在重力方向上的力变化速率；判断连续的预设数量的所述力变化速率是否均大于预设阈值，并在判断出均大于所述预设阈值时，判定所述摆动腿落地。该方法在实现落地检测时，可不需要知道精确的足底受力情况，简单易于实现；该方法还具有通用性，无论是力控型还是位控型足式机器人均可适用，并且对机器人的腿部质量的大小没有依赖性，可适用各种形状的足式机器人等。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人摆动腿落地检测方法、装置和机器人。

背景技术

在足式机器人的行走过程中，及时且正确地检测摆动腿的落地，对于足式机器人的步态规划和控制稳定性有关键性作用。传统的方法有三种：(1)在足底安装额外的传感器硬件，典型的有在足底贴压电式应变片检测落地信号；(2)设计残差观测器，结合动力学信息，利用关节力矩传感器或电流来观测足端的受力大小；(3)对于腿部质量很轻的机器人，通过静力雅可比矩阵来估计足底受力。以上三种方法都有其局限性，一是在实际应用中，有些机器人的构型使得足底安装传感器不太现实，而且额外的传感器会增加机器人的制造成本；二是残差观测器较为依赖模型参数的精确度，而且一般会有一定程度的滞后；三是通过静力雅可比矩阵求解时对于腿部质量不可忽略时的场景则不再适用。

发明内容

有鉴于此，本申请为了克服现有技术中的不足，提供一种机器人摆动腿落地检测方法、装置和机器人。

本申请的实施例提供一种机器人摆动腿落地检测方法，包括：

当机器人处于摆动期时，获取摆动腿的各个关节受到的力矩；

基于所述摆动腿的各个关节受到的力矩估算所述摆动腿的足端受力，并根据所述足端受力计算所述摆动腿的足端在重力方向上的力变化速率；

判断连续的预设数量的所述力变化速率是否均大于预设阈值，并在判断出均大于所述预设阈值时，判定所述摆动腿落地。

在一种实施例中，该机器人摆动腿落地检测方法还包括：

在判定所述摆动腿落地后，判断是否到达预设规划时长或检测到至少一足端离地；

当满足以上条件中的任意一种时，判断进入下一摆动期，并返回所述的获取摆动腿的各个关节受到的力矩的步骤，直到所述机器人停止行走。

在一种实施例中，若所述机器人的各个关节上设有力矩传感器，所述获取摆动腿的各个关节受到的力矩，包括：

通过所述摆动腿的各个关节上的所述力矩传感器采集各个关节受到的力矩大小。

在一种实施例中，所述获取摆动腿的各个关节受到的力矩，包括：

通过所述摆动腿的对应关节的驱动电机的电流按照以下公式估算对应关节受到的力矩，所述公式为：

τ_i＝r_i*k_i*I_i；

其中，τ_i为所述摆动腿的第i个关节受到的力矩；r_i为第i个关节减速器的减速比；k_i和I_i分别为第i个关节的驱动电机的力矩系数和电流。

在一种实施例中，所述基于所述摆动腿的各个关节受到的力矩估算所述摆动腿的足端受力，包括：

通过所述摆动腿的速度雅克比矩阵计算所述摆动腿的力雅克比矩阵；

利用所述力雅克比矩阵和所述摆动腿的各个关节受到的力矩计算所述摆动腿的足端受力。