CN106707744A - 一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法 - Google Patents

一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106707744A
CN106707744A CN201610929937.6A CN201610929937A CN106707744A CN 106707744 A CN106707744 A CN 106707744A CN 201610929937 A CN201610929937 A CN 201610929937A CN 106707744 A CN106707744 A CN 106707744A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zmp
exoskeleton robot
control method
squat
eercom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610929937.6A
Other languages
English (en)
Inventor
钱进
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Huahang Weitai Robot Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Huahang Weitai Robot Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Huahang Weitai Robot Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Huahang Weitai Robot Technology Co Ltd
Priority to CN201610929937.6A priority Critical patent/CN106707744A/zh
Publication of CN106707744A publication Critical patent/CN106707744A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，步骤一：给定期望的质心位置和ZMP位置；步骤二：分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值；步骤三：计算质心位置误差Eercom；步骤四：当||Eercom||≥||Eerzmp||时，执行步骤五，当||Eercom||＜||Eerzmp||时，返回步骤一；步骤五：计算关节角的修正向量δq。本发明提供的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，利用ZMP和COM(质心)间的数学关系，计算实际的零点力矩，求得质心和零力矩点的偏差值,再根据羞值对起蹲轨迹进行优化和控制，修疋偏差，来实现外骨骼机器人起蹲运动平稳运行。本发明控制方式简单，高效，易于实现。

Description

一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法
技术领域
本发明涉及一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，属于机器人控制技术领域。
背景技术
外骨骼机器人是一种可以有效地识别人的意图，协调人体动作，继而增强人的运动能力的可穿戴的机械装置。
为了能让外骨骼机器人在作业过程中，更好的协调人完成动作，提高效率，就需要保证其在操作过程中的稳定性。而田间作业经常处于会半蹲姿态，所以对起蹲过程的稳定性进行研究非常重要。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
由于穿戴者的下身在矢状面内是对称分布的，两条腿在起身过程中的运动情况也是相同的，因此我们只需要研究单腿的运动情况，即5连杆模型，并把模型中的各个部分都看作一个杆，其中上身部分看成一个杆，下身部分看作四个杆。
由于机器人在起蹲过程中，其竖直方向的力矩不总是零。故定义ZMP为水平方向力矩为零的作用点。在对外骨骼机器人进行起蹲过程规划时，可以将其看成点质量模型。
一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，包括步骤如下：
步骤一：给定期望的质心位置和ZMP位置；
步骤二：分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值；
步骤三：计算质心位置误差Eercom；
步骤四：当||Eercom||≥||Eerzmp||时，执行步骤五，当||Eercom||＜||Eerzmp||时，返回步骤一；
步骤五：计算关节角的修正向量δq，δq＝J-1δp，其中，J为雅克比矩阵，δp＝COMref-COMact。
作为优选方案，所述其中，ZMPact为坐标向量是实际情况的ZMP位置；ZMPref为坐标向量是规划后的ZMP位置；Eerzmp为ZMP位置向量；k1为参数。
作为优选方案，所述其中，COMact为实际得到的质心位置向量，COMref为规划后的质心位置向量，Eercom为质心位置误差向量，k2为参数。
有益效果：本发明提供的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，利用ZMP和COM(质心)间的数学关系，计算实际的零点力矩，求得质心和零力矩点的偏差值,再根据羞值对起蹲轨迹进行优化和控制，修疋偏差，来实现外骨骼机器人起蹲运动平稳运行。本发明控制方式简单，高效，易于实现。
具体实施方式
一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，包括步骤如下：
步骤一：给定期望的质心位置和ZMP位置；
步骤二：分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值；
步骤三：计算质心位置误差Eercom；
步骤四：当||Eercom||≥||Eerzmp||时，执行步骤五，当||Eercom||Eerzmp||时，返回步骤一；
步骤五：计算关节角的修正向量δq，δq＝J-1δp，其中，J为雅克比矩阵，δp＝COMref-COMact。
作为优选方案，所述其中，ZMPact为坐标向量是实际情况的ZMP位置；ZMPref为坐标向量是规划后的ZMP位置；Eerzmp为ZMP位置向量；k1为参数。
作为优选方案，所述其中，COMact为实际得到的质心位置向量，COMref为规划后的质心位置向量，Eercom为质心位置误差向量，k2为参数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，其特征在于：包括步骤如下：
步骤一：给定期望的质心位置和ZMP位置；
步骤二：分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值；
步骤三：计算质心位置误差Eercom；
步骤四：当||Eercom||≥||Eerzmp||时，执行步骤五，当||Eercom||＜||Eerzmp||时，返回步骤一；
步骤五：计算关节角的修正向量δq，δq＝J-1δp，其中，J为雅克比矩阵，δp＝COMref-COMact。
2.根据权利要求1所述的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，其特征在于：所述其中，ZMPact为坐标向量是实际情况的ZMP位置；ZMPref为坐标向量是规划后的ZMP位置；Eerzmp为ZMP位置向量；k1为参数。
3.根据权利要求1所述的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法，其特征在于：所述其中，COMact为实际得到的质心位置向量，COMref为规划后的质心位置向量，Eercom为质心位置误差向量，k2为参数。
CN201610929937.6A 2016-10-31 2016-10-31 一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法 Pending CN106707744A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610929937.6A CN106707744A (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610929937.6A CN106707744A (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106707744A true CN106707744A (zh) 2017-05-24

Family

ID=58940681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610929937.6A Pending CN106707744A (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106707744A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110328688A (zh) * 2019-07-05 2019-10-15 达闼科技（北京）有限公司 机器人平衡检测方法、装置、设备及机器人
CN110647035A (zh) * 2019-09-04 2020-01-03 南京理工大学 一种膝关节外骨骼角度的无模型自适应反演控制方法
CN110869172A (zh) * 2017-06-29 2020-03-06 万德克拉夫特公司 用于移动外骨骼的方法
CN111377004A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 深圳市优必选科技有限公司 一种双足机器人步态控制方法以及双足机器人
CN114161402A (zh) * 2021-12-17 2022-03-11 深圳市优必选科技股份有限公司 机器人稳定控制方法、模型构建方法、装置和机器人
WO2022134144A1 (zh) * 2020-12-24 2022-06-30 深圳市优必选科技股份有限公司 一种机器人质心规划方法、装置、可读存储介质及机器人
CN116954140A (zh) * 2023-09-21 2023-10-27 之江实验室 一种双足机器人上下台阶的控制方法及控制装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080169778A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Okuma Corporation Axis-of-rotation position control device
CN103203748A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 布法罗机器人科技（苏州）有限公司 外骨骼机器人控制***及控制方法
CN104407611A (zh) * 2014-09-30 2015-03-11 同济大学 一种仿人机器人稳定行走的控制方法
CN104698848A (zh) * 2015-02-11 2015-06-10 电子科技大学 一种下肢外骨骼康复机器人康复训练的控制方法
CN106003022A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 成都润惠科技有限公司 一种用于助力外骨骼***的控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080169778A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Okuma Corporation Axis-of-rotation position control device
CN103203748A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 布法罗机器人科技（苏州）有限公司 外骨骼机器人控制***及控制方法
CN104407611A (zh) * 2014-09-30 2015-03-11 同济大学 一种仿人机器人稳定行走的控制方法
CN104698848A (zh) * 2015-02-11 2015-06-10 电子科技大学 一种下肢外骨骼康复机器人康复训练的控制方法
CN106003022A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 成都润惠科技有限公司 一种用于助力外骨骼***的控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
季峰等: "农用型外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制研究", 《组合机床与自动化加工技术》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110869172A (zh) * 2017-06-29 2020-03-06 万德克拉夫特公司 用于移动外骨骼的方法
CN110869172B (zh) * 2017-06-29 2023-01-10 万德克拉夫特公司 用于移动外骨骼的方法
CN111377004A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 深圳市优必选科技有限公司 一种双足机器人步态控制方法以及双足机器人
CN110328688A (zh) * 2019-07-05 2019-10-15 达闼科技（北京）有限公司 机器人平衡检测方法、装置、设备及机器人
CN110647035A (zh) * 2019-09-04 2020-01-03 南京理工大学 一种膝关节外骨骼角度的无模型自适应反演控制方法
CN110647035B (zh) * 2019-09-04 2022-07-22 南京理工大学 一种膝关节外骨骼角度的无模型自适应反演控制方法
WO2022134144A1 (zh) * 2020-12-24 2022-06-30 深圳市优必选科技股份有限公司 一种机器人质心规划方法、装置、可读存储介质及机器人
CN114161402A (zh) * 2021-12-17 2022-03-11 深圳市优必选科技股份有限公司 机器人稳定控制方法、模型构建方法、装置和机器人
CN114161402B (zh) * 2021-12-17 2023-11-10 深圳市优必选科技股份有限公司 机器人稳定控制方法、模型构建方法、装置和机器人
CN116954140A (zh) * 2023-09-21 2023-10-27 之江实验室 一种双足机器人上下台阶的控制方法及控制装置
CN116954140B (zh) * 2023-09-21 2024-01-09 之江实验室 一种双足机器人上下台阶的控制方法及控制装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106707744A (zh) 一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法
CN105511465B (zh) 一种双足机器人的步态控制方法和装置
CN111240339B (zh) 一种双足机器人的仿人步态规划方法
Griffin et al. Straight-leg walking through underconstrained whole-body control
CN110405762A (zh) 一种基于空间二阶倒立摆模型的双足机器人姿态控制方法
Hu et al. Online human walking imitation in task and joint space based on quadratic programming
CN107065908A (zh) 一种规划四足机器人静步态机身运动轨迹的方法
CN111284584B (zh) 一种双足机器人的单足支撑相步态规划方法
CN105607632B (zh) 一种3d欠驱动双足机器人跳跃运动的驱动控制方法
CN111176342B (zh) 一种双足机器人仿人步态的步行速度调节方法
Seo et al. Towards natural bipedal walking: Virtual gravity compensation and capture point control
WO2022156476A1 (zh) 一种仿人机器人连续动态稳定跳跃控制方法
CN113805601A (zh) 一种基于协作控制的双足机器人楼梯爬越步态规划方法
Terasawa et al. Achievement of dynamic tennis swing motion by offline motion planning and online trajectory modification based on optimization with a humanoid robot
CN112918585A (zh) 一种欠驱动双足步行机器人的步态控制方法
Nakaoka et al. Interaction mesh based motion adaptation for biped humanoid robots
CN108227484A (zh) 一种仿人机器人偏摆力矩控制方法
Sobajima et al. Bipedal walking control of humanoid robots by arm-swing
Zhou et al. Modeling and planning for stable walking of a novel 6-DOF biped robot
Choudhury et al. Gait generation via the foot placement estimator for 3d bipedal robots
Wang Biped robot balance control—based on FRP feedback mechanism and ZMP
Yoshida et al. Pivoting a large object: whole-body manipulation by a humanoid robot
CN204452651U (zh) 双足狭窄足机器人
Wang et al. Humanoid robot's omnidirectional walking
Leng et al. Falling forward of humanoid robot based on similarity with parametric optimum

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170524