[发明专利]一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置与方法

权利要求书

1.一种基于非力传感的双足机器人落地检测方法，采用一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置，具体包括六连杆传动机构，其中所述六连杆传动机构包括第一转轴（14）、第二转轴（13）、第三转轴（12）、第四转轴（10）、第一电机（1）、第二电机（3）、连杆1（2）、连杆2（4）、连杆3（6）、连杆4（8）、连杆5（9）、连杆6（11）、第三转轴编码器（5）以及第四转轴编码器（7），连杆依次相连，形成闭链结构；

所述第一电机（1）安装于第一转轴（14），第二电机（3）安装于第二转轴（13），连杆1（2）连接第一转轴（14）与第二转轴（13），第三转轴（12）无电机驱动，第三转轴（12）上安装有第三转轴编码器（5），第二转轴（13）与第三转轴（12）通过连杆2（4）连接，连杆2（4）与连杆3（6）连接，连杆3（6）连接第三转轴（12）与第四转轴（10），第四转轴（10）无电机驱动，上面安装有第四转轴编码器（7），连杆5（9）与连杆4（8）相连，连杆6（11）与连杆5（9）以及第一转轴（14）相连；所述连杆5（9）设计为弹性结构；

所述弹性结构采用板簧，并根据板簧在额定工况力矩下的最大允许变形量以及板簧的刚度系数进行板簧的额定工况力矩惯性矩阵的约束条件的构建；

所述连杆1、连杆2、连杆3、连杆4、连杆5、连杆6的端点分别为M/N、N/P、P/A、A/Q、Q/B、B/M，且连杆1、连杆2、连杆3、连杆4、连杆5、连杆6的长度设计满足以下约束条件：其中为连杆4、连杆5的长度和，为连杆1的长度，为连杆2、连杆3的长度和，为连杆6的长度；其特征在于，具体包括：基于所述连杆3与摆动脚位置的角度的变动情况进行所述弹性结构的所受力矩的确定；

通过所述所受力矩、摆动脚到质心的向量、摆动脚位置到第四转轴点的向量确定所述双足机器人的摆动脚所受接触力；

计算弹性结构不发生变形情况下的所述双足机器人的所述连杆3与摆动脚位置的角度并将其作为初始角度；

基于第四转轴编码器实时获取所述连杆3与摆动脚位置的角度作为检测角度；

基于所述检测角度与所述初始角度的差值进行弹性结构的所受力矩的确定；

基于所述双足机器人的摆动脚所受接触力，并结合双足机器人的步态时序、步态周期、质量构建摆动脚的落地判断条件，并基于所述落地判断条件进行双足机器人的摆动脚的落地情况的判断。

2.如权利要求1所述的双足机器人落地检测方法，其特征在于，所述双足机器人的摆动脚所受接触力的确定步骤为：

通过运动学计算摆动脚到质心的向量V₁以及摆动脚位置F到第四转轴点A的向量V₂，确定所述向量V₂在向量V₁的投影长；

基于所述投影长、向量V₂确定第四转轴点A到向量V₁的距离;

对第四转轴点A进行受力平衡分析，并结合所述弹性结构的所受力矩、第四转轴点A到向量V₁的距离进行所述双足机器人的摆动脚所受接触力的确定。

3.如权利要求1所述的双足机器人落地检测方法，其特征在于，所述双足机器人的摆动脚所受接触力的计算公式为：其中R为双足机器人的摆动脚所受接触力，板簧的刚度系数为k，q_s为检测角度与初始角度的差值，l为第四转轴点A到向量V₁的距离。

4.如权利要求1所述的双足机器人落地检测方法，其特征在于，所述落地判断条件为：其中，为机器人步态时序，T为机器人步态周期，与为大于0的常系数，为机器人质量，为重力常数。

5.一种存储介质，其上存储有程序，当所述程序被机器人执行时，令所述机器人执行权利要求1所述的一种基于非力传感的双足机器人落地检测方法。