[发明专利]四足奔跑步态规划方法、装置及机器人控制设备

说明书

本申请提供一种四足奔跑步态规划方法、装置及机器人控制设备，涉及机器人控制技术领域。本申请根据四足机器人在当前奔跑步态周期的期望前向平均速度及期望模型特征信息，调用质心移动规划模型针对四足机器人进行质心轨迹规划，得到该四足机器人在当前奔跑步态周期内的质心移动期望轨迹，并基于期望前向平均速度以及质心移动期望轨迹，确定当前奔跑步态周期内每个单步周期的腾空落足期望位置相对于对应质心期望位置的期望前向偏移量，以通过期望前向偏移量表征机器人奔跑过程中腾空迈步的落地姿态，从而结合当前奔跑步态周期的质心移动期望轨迹及对应单步周期的期望前向偏移量，快速输出四足机器人的前向速度可控的期望奔跑步态轨迹。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，具体而言，涉及一种四足奔跑步态规划方法、装置及机器人控制设备。

背景技术

随着科学技术的不断发展，机器人技术因具有极大的研究价值及应用价值受到了各行各业的广泛重视，由于四足机器人具有动作灵敏、行进速度快、相比双足机器人运动更加稳定等特点，四足机器人的研制及运动规划控制方法越来越被人们重视。而对四足机器人来说，奔跑步态、对角小跑、同侧小跑等步态属于四足机器人需要研究的基本运动姿态，因此如何快速规划出可控性强的四足机器人的奔跑步态轨迹，便是当前四足机器人的运动规划研究过程中的一项极为重要的研究方向。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种四足奔跑步态规划方法、装置及机器人控制设备，能够快速规划出四足机器人的前向速度可控的期望奔跑步态轨迹。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种四足奔跑步态规划方法，所述方法包括：

获取四足机器人在当前奔跑步态周期的奔跑规划期望参数，其中所述奔跑规划期望参数包括期望前向平均速度以及与质心移动规划模型适配的期望模型特征信息；

根据所述期望前向平均速度以及所述期望模型特征信息调用所述质心移动规划模型针对所述四足机器人进行质心轨迹规划，得到所述四足机器人在当前奔跑步态周期内的质心移动期望轨迹；

根据所述期望前向平均速度以及所述质心移动期望轨迹，确定所述当前奔跑步态周期内每个单步周期的腾空落足期望位置相对于对应质心期望位置的期望前向偏移量；

对所述质心移动期望轨迹以及所有单步周期各自的期望前向偏移量进行数据集成，得到所述四足机器人在当前奔跑步态周期的奔跑期望轨迹。

在可选的实施方式中，所述奔跑步态周期包括连续的两个单步周期，每个单步周期包括连续的一个单步支撑期及一个单步腾空期，所述质心移动规划模型包括与单步周期的单步支撑期对应的第一质心移动模拟模型及与单步周期的单步腾空期对应的第二质心移动模拟模型，所述期望模型特征信息包括与所述第一质心移动模拟模型对应的期望模型数据、所述单步腾空期的期望腾空期时长、所述单步支撑期的期望支撑期时长和期望前向速度变化量，质心移动期望轨迹包括与所述单步支撑期对应的第一质心高度变化轨迹和第一质心前向变化轨迹，以及与所述单步腾空期对应的第二质心高度变化轨迹和第二质心前向变化轨迹；

所述根据所述期望前向平均速度以及所述期望模型特征信息调用所述质心移动规划模型针对所述四足机器人进行质心轨迹规划，得到所述四足机器人在当前奔跑步态周期内的质心移动期望轨迹的步骤，包括：

根据所述期望支撑期时长、所述期望腾空期时长及所述期望模型数据在所述第一质心移动模拟模型处进行弹簧负载倒立摆形变模拟，得到每个单步支撑期的所述第一质心高度变化轨迹；

针对每个单步腾空期，基于该单步腾空期所在的单步周期内的单步支撑期的所述第一质心高度变化轨迹在所述第二质心移动模拟模型处进行自由落体运动模拟，得到该单步腾空期的所述第二质心高度变化轨迹；