[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

说明书

本发明提供一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置与方法，属于机器人技术领域，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、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第一电机、第二电机、连杆1、连杆2、连杆3、连杆4、连杆5、连杆6、第三转轴编码器以及第四转轴编码器，所述各连杆依次两连，形成闭链结构，所述连杆5设计为弹性结构，从而实现了提高机器人使用寿命和检测的可靠性。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置与方法。

背景技术

为了实现对双足机器人的落地检测，在授权发明专利CN113126659B《一种仿人机器人跳跃着地状态检测系统与方法》中通过计算机器人在空中时各个关节所需的关节控制力矩，从而获得仿人机器人各关节的期望控制电流，仿人机器人完成期望运动时，由各关节的期望控制电流，得到各关节的期望控制电流与实际控制电流之间的误差，当误差值大于允许值时，判定仿人机器人与地面接触，但是却存在以下技术问题：

需要采用高精度六维力/力矩传感器，高精度六维力/力矩传感器不仅价格昂贵，还不耐冲击，因此若采用高精度六维力/力矩传感器，会导致双足机器人的造价成本过高，同时稳定性和可靠性欠佳。

需要通过采集关节电流对关节力矩进行估计，并基于虚拟力模型对机器人摆动脚落地情况进行检测，但是采用关节电流对虚拟力模型的准确性要求过高，同时由于电流幅值较小，极易受到干扰，导致无法对机器人的落地状况的检测的准确性欠佳。

因此本发明提供一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置与方法。

发明内容

为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置。

一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置，其特征在于，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。

另一方面，本发明公开了一种基于非力传感的双足机器人落地检测方法，采用上述的一种基于非力传感的双足机器人落地检测装置，具体包括：

S11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；

S12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；

S13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。

具体的，所述弹性结构的所受力矩的确定的具体步骤为：

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；