[发明专利]一种非平坦地形下的机器人运动基元库构建方法及装置

权利要求书

1.一种非平坦地形下的机器人运动基元库构建方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取机器人的参数；

S2、将所述参数输入到构建好的非平坦地形运动基元库构建模型；

S3、根据所述参数以及非平坦地形运动基元库构建模型，得到非平坦地形下的机器人运动基元库。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中的根据所述参数以及非平坦地形运动基元库构建模型，得到非平坦地形下的机器人运动基元库包括：

S31、根据所述机器人的参数，计算得到机器人的爬坡角度范围；

S32、获取平坦地形下运动基元的构建方法；

S33、根据所述爬坡角度范围以及平坦地形下运动基元的构建方法，构建多个爬坡角度下的非平坦地形运动基元，进而得到非平坦地形下的机器人运动基元库。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S31中的根据所述机器人的参数，计算得到机器人的爬坡角度范围包括：

S311、根据机器人的质量以及机器人轮子与地面之间的滚动阻力系数，计算机器人的最大驱动力，进而得到机器人的最大爬坡角度；

S312、根据机器人轮子与地面之间的滚动阻力系数，得到机器人的最小爬坡角度；

S313、根据所述最大爬坡角度以及最小爬坡角度，得到机器人的爬坡角度范围。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S32中的平坦地形下运动基元的构建方法包括：

S321、给定机器人的初始状态量以及终点状态量，以曲率能量函数作为优化目标，构建平坦地形下运动基元生成问题模型；

S322、根据直接配点法以及所述平坦地形下运动基元生成问题模型，得到直接配点法形式的运动基元生成问题模型；

S323、对所述直接配点法形式的运动基元生成问题模型进行求解，得到平坦地形下的运动基元。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S323中对所述直接配点法形式的运动基元生成问题模型进行求解，得到平坦地形下的运动基元包括：

采用数值求解工具库CasADi对所述直接配点法形式的运动基元生成问题模型进行求解，得到满足插值约束、配点约束以及不等式约束的弧长曲率函数，进而得到平坦地形下的运动基元。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S33中的根据所述爬坡角度范围以及平坦地形下运动基元的构建方法，构建多个爬坡角度下的非平坦地形运动基元，进而得到非平坦地形下的机器人运动基元库包括：

S331、根据所述爬坡角度范围以及机器人爬坡角度离散化分辨率，得到多个爬坡角度；

S332、根据所述多个爬坡角度以及平坦地形下运动基元的构建方法，得到多个爬坡角度下的非平坦地形运动基元；

S333、根据所述多个爬坡角度下的非平坦地形运动基元，得到非平坦地形运动基元库。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S332中的根据所述多个爬坡角度以及平坦地形下运动基元的构建方法，得到多个爬坡角度下的非平坦地形运动基元包括：

S3321、获取当终点状态量为以机器人初始位置为圆心、半径为r的圆周上的多个离散航向点时，平坦地形下的多个运动基元；

S3322、获取所述平坦地形下的多个运动基元中任一运动基元，分别在多个爬坡角度下对所述运动基元上的任一状态点进行矩阵变换，得到所述状态点在多个爬坡角度下对应的状态点；

S3323、根据所述状态点在多个爬坡角度下对应的状态点，得到多个爬坡角度下的非平坦地形运动基元。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S3322中的对所述运动基元上的任一状态点进行矩阵变换包括：

S33221、获取机器人坐标系以及预设参考坐标系；

S33222、根据所述机器人坐标系以及参考坐标系，得到坐标系变换矩阵；

S33223、根据所述坐标系变换矩阵，对所述运动基元上的任一状态点进行矩阵变换。