[发明专利]一种四足机器人转弯控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种四足机器人转弯控制方法及系统，使得腰部刚化的机器人转弯半径由原来的分米级别降为厘米级别，同时转弯一圈所需时间缩短为原来的十分之一，以左转为例，左后腿膝盖始终与地面接触，形成一个支点，通过右前腿和右后腿的配合，使得身体做以左后膝盖和地面接触点为轴的定轴转动，大大减小了转弯半径。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种四足机器人转弯控制方法及系统。

背景技术

四足机器人在地形适应性、运动灵活性和运动效率等方面具有显著优势，微小型四足机器人作为四足机器人领域内研究较少且较为复杂的研究方向，科研团队在将四足机器人微小化的过程中需要克服诸如集成难，稳定难，制造难等等几大问题。

随着机器人技术的高速发展，普通环境下的机器人技术已趋于成熟，因此对能进行特殊环境如狭窄空间等作业的机器人的开发必将成为下阶段的开发重点。而微小型机器人拥有对环境更高的适应性，同时也能够将机器人仿生推向更为成熟的境界，所以对于微小型四足机器人的研究可谓迫在眉睫。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种四足机器人转弯控制方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种四足机器人转弯控制方法，其特征在于，包括：

构建四足机器人模型；所述四足机器人模型包括机架、左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和多个舵机；所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均与所述机架连接，所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均由独立的所述舵机进行运动控制；

若左转为目标转向方向，则控制所述舵机转动，使所述左后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止，所述左前腿的足端悬空，并按照预设时间间隔不断接触地面，所述右后腿进入摆动相，并当所述右后腿的足端接触地面后，所述右前腿进入支撑相，当所述右前腿进入支撑相后，所述右前腿进入摆动相，并当所述右前腿的足端接触地面后，所述右前腿进入支撑相，以实现所述四足机器人模型的左转；

若右转为目标转向方向，则控制所述舵机转动，使所述右后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止，所述右前腿的足端悬空，并按照预设时间间隔不断接触地面，所述左后腿进入摆动相，并当所述左后腿的足端接触地面后，所述左前腿进入支撑相，当所述左前腿进入支撑相后，所述左前腿进入摆动相，并当所述左前腿的足端接触地面后，所述左前腿进入支撑相，以实现所述四足机器人模型的右转。

优选地，所述控制所述舵机转动，包括：

选取足端对于腿的固支端坐标系下的位置函数；所述位置函数包括第一角度和第二角度；

根据所述位置函数构建足端的坐标值函数；所述坐标值函数的公式为：其中，y为所述足端的纵向坐标值；x为所述足端的横向坐标值；l₁为所述固支端到所述膝关节结构的长度；l₂为所述膝关节结构到所述足端的长度；θ₁为所述第一角度；θ₂为所述第二角度；

根据所述位置函数和足端速度构建雅克比计算式；

对所述雅克比计算式进行求导，得到所述足端的坐标系中的速度矩阵；

根据所述速度矩阵进行旋转变换，得到所述足端在基坐标系下的速度；

根据所述足端在基坐标系下的速度确定第一雅克比矩阵；

对所述第一雅克比矩阵进行求导，得到第二雅克比矩阵；

根据所述第二雅克比矩阵和所述坐标值函数确定所述第一角度的数值和所述第二角度的数值；

根据所述第一角度的数值和所述第二角度的数值确定所有的足端位置点所组成的足端运动空间；