CN111891249A - 一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法 - Google Patents

一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111891249A
CN111891249A CN202010566960.XA CN202010566960A CN111891249A CN 111891249 A CN111891249 A CN 111891249A CN 202010566960 A CN202010566960 A CN 202010566960A CN 111891249 A CN111891249 A CN 111891249A
Authority
CN
China
Prior art keywords
foot end
centroid
robot
joint
hydraulic
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.)
Granted
Application number
CN202010566960.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111891249B (zh
Inventor
金波
董峻魁
刘子祺
翟硕
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.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
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 Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202010566960.XA priority Critical patent/CN111891249B/zh
Publication of CN111891249A publication Critical patent/CN111891249A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111891249B publication Critical patent/CN111891249B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法，属于机器人技术领域。该机器人包括躯体及各布设在躯体两侧上的三条液压机械腿，液压机械腿包括根关节、髋关节、大腿杆、膝关节、小腿杆及固设在小腿杆上的足端，其步态控制方法包括依据所规划的足端轨迹控制液压机械腿按三足步态行走，以使六足步行机器人的质心轨迹为余弦曲线轨迹；具体为在跟关节坐标系下，足端轨迹在前进与垂向方向上的分量均为六次多项式且位移、速度与加速度为连续。与现有技术中保持质心高度大致不变的控制方法相比，质心起伏的步态能有效地减少机器人一个步态周期内平均流量和平均功率，从而有效地提高能量的利用率，可广泛应用于机器人技术领域中。

Description

一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种液压六足机器人及该机器人基于质心起伏的行走步态控制方法。
背景技术
移动机器人作为一种广泛应用于军事工业、抢险救灾等危险性高、劳动强度大领域的机器人，不仅可以降低人类的工作强度，且可以替人类完成危险的工作；在现有移动机器人中，采用液压作为驱动方式的多足步行机器人具有功率密度大、负载高、带宽高、响应快和抗扰动能力强等特性，特别适用于重型多足步行机器人。
对于六足步行机器人的具体结构，如公开号为CN102556198A的专利文献所公开的结构，包括躯体及均匀地分列于该躯体两侧的六条液压机械腿；该六条液压机械腿结构的相同，均包括根关节、臀部、髋关节、大腿杆、膝关节及小腿杆，都具有三个自由度，六条机器人腿；由于六足机器人能够基于三足提供稳定的支撑，而能够更好适应不同行走环境，例如公开号为CN106926995A的专利文献所公开的一种适于海底环境的行走机器人。
基于液压机械腿所构建的六足机器人在行走过程中，所使用步态规划通常为保持机器人质心高度不变的三足步态状态，并基于三足支撑而对行走环境具有更好地适应性；但在行走过程中，存在以下问题，由于通常采用定转速泵源供给液压油，即所供给的油液的压力恒定，而在行走支撑相时，其由于机器人的自重和负载，需高压油源，且由于足端运动的距离较短，所需流量较小；而在摆动相时，需低压油源压，且由于足端运动的距离较远，所需流量较大。导致在恒压液压***中，阀口存在大量节流损失，易造成大量能量的浪费，即存在六足步行机器人在行走运动过程中存在平均功率高而能量利用率低的问题。
针对上述技术问题，通常的解决方案为通过增设能量回收***，但是容易导致其整个液压***较为复杂，且能量回收效率通常较低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种液压六足步行机器人的行走步态控制方法，以能节省步行能量消耗；
本发明的另一目的是提供一种液压六足步行机器人，以能节省步行能量消耗。
为了实现上述主要目的，本发明提供的控制方法用于控制六足步行机器人，该六足步行机器人包括躯体及各布设在躯体两侧上的三条液压机械腿，液压机械腿包括根关节、髋关节、大腿杆、膝关节、小腿杆及固设在小腿杆上的足端；该控制方法包括依据所规划的足端轨迹控制液压机械腿按三足步态行走，以使六足步行机器人的质心轨迹Pcom,z(t)为余弦曲线轨迹；在跟关节坐标系下，足端轨迹在前进方向上的分量为Px(t)，及在垂向上的分量为Pz(t)＝-Pcom,z(t)+PG,z(t)；其中，Pcom,z(t)为大地坐标系下的质心轨迹曲线，PG,z(t)为大地坐标系下的足端轨迹曲线；
(1)在摆动相0<t<T/2内，
Px(t)＝(a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5+a6t6)S+si；
其中，轨迹参数约束条件为Px(0)＝-S/2+si，Px(T/4)＝si，Px(T/2)＝S/2+si；速度Vx(0)＝-2S/T，Vx(T/2)＝-2S/T；加速度Ax(0)＝0，Ax(T/2)＝0；si为髋关节在水平面上的投影与足端在同一步态前后两极限位置中心的位置偏差,2S为步长；
PG,z(t)＝b0+b1t+b2t2+b3t3+b4t4+b5t5+b6t6；
其中，轨迹参数约束条件为PG,z(0)＝0，PG,z(T/4)＝h，PG,z(T/2)＝0；速度VG,z(0)＝0，VG,z(T/2)＝0；加速度AG,z(0)＝0，AG,z(T/2)＝0；h为步高；
(2)在支撑相T/2<t<T内，
Figure BDA0002547953060000031
PG,z(t)＝0。
上述技术方案基于足端轨迹的规划，以在行走过程中使整体质心成余弦曲线起伏，并按照三足步态进行行走，与现有技术中保持质心高度大致不变的控制方法相比，质心起伏的步态能有效地减少机器人在一个步态周期内的平均流量和平均功率，从而有效地提高能量的利用率。
具体的方案是质心轨迹为
Figure BDA0002547953060000032
其中，
Figure BDA0002547953060000033
为周期函数的相位，Ha为质心轨迹的中间高度，hf为机器人质心的起伏高度。
优先的方案为在跟关节坐标系下，足端轨迹在横向方向上的分量为Py(t)＝0，横向与前进方向及垂向均垂直。该技术方案有效地减少横向上摆动所带来的能连损耗。
优选的方案为在六条液压机械腿中，中腿的液压缸面积为其余四条液压机械腿的液压缸面积的两倍。
为了实现上述另一目的，本发明提供的六足步行机器人包括躯体、控制单元及各布设在躯体两侧上的三条液压机械腿，液压机械腿包括根关节、髋关节、大腿杆、膝关节、小腿杆及固设在小腿杆上的足端，控制单元包括处理器与存储器，存储器存有计算机程序；计算机程序被处理器执行时，能实现控制方法的步骤，控制方法包括依据所规划的足端轨迹控制液压机械腿按三足步态行走，以使六足步行机器人的质心轨迹Pcom,z(t)为余弦曲线轨迹；在跟关节坐标系下，足端轨迹在前进方向上的分量为Px(t)，及在垂向上的分量为Pz(t)＝-Pcom,z(t)+PG,z(t)；其中，Pcom,z(t)为大地坐标系下的质心轨迹曲线，PG,z(t)为大地坐标系下的足端轨迹曲线；
(1)在摆动相0<t<T/2内，
Px(t)＝(a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5+a6t6)S+si；
其中，轨迹参数约束条件为Px(0)＝-S/2+si，Px(T/4)＝si，Px(T/2)＝S/2+si；速度Vx(0)＝-2S/T，Vx(T/2)＝-2S/T；加速度Ax(0)＝0，Ax(T/2)＝0；si为髋关节在水平面上的投影与足端在同一步态前后两极限位置中心的位置偏差,2S为步长；
PG,z(t)＝b0+b1t+b2t2+b3t3+b4t4+b5t5+b6t6；
其中，轨迹参数约束条件为PG,z(0)＝0，PG,z(T/4)＝h，PG,z(T/2)＝0；速度VG,z(0)＝0，VG,z(T/2)＝0；加速度AG,z(0)＝0，AG,z(T/2)＝0；h为步高；
(2)在支撑相T/2<t<T内，
Figure BDA0002547953060000041
PG,z(t)＝0。
具体的方案是质心轨迹为
Figure BDA0002547953060000051
其中，
Figure BDA0002547953060000052
为周期函数的相位，Ha为质心轨迹的中间高度，hf为机器人质心的起伏高度。
优选的方案为在跟关节坐标系下，足端轨迹在横向方向上的分量为Py(t)＝0，横向与前进方向及垂向均垂直。
优选的方案为在六条液压机械腿中，中腿的液压缸面积为其余四条液压机械腿的液压缸面积的两倍。
优选的方案为质心位置与根关节位置共水平面。
附图说明
图1为本发明实施例中六足液压机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例中液压机械腿的结构示意图；
图3为本发明实施例中足端轨迹、根坐标系与大地坐标系的结构示意图；
图4为本发明实施例中在大地坐标系下，足端轨迹的前进方向分量的曲线图；
图5为本发明实施例中质心轨迹的曲线图；
图6为本发明实施例中在大地坐标系下，足端轨迹的垂向方向分量的曲线图；
图7为本发明实施例中在根关节坐标系下，足端轨迹的垂向方向分量的曲线图；
图8为本发明实施例中在根关节坐标系下，足端轨迹的曲线图；
图9为本发明实施例中质心起伏节能步态中起伏高度与机器人平均功率间的关系，图中虚线为质心高度不变的三足步态的机器人平均功率，而实线为不同起伏高度的质心起伏节能步态的机器人平均功率；
图10为本发明实施例中质心起伏节能步态与质心高度不变的三足步态***流量的对比曲线图，其中曲线为质心高度不变的三足步态的机器人的***流量，而实线为不同起伏高度的质心起伏节能步态的***流量；
图11为本发明实施例中在计算平均功率与平均流量时液压机械腿的示例结构与示例参数；
图12为本发明实施例中在计算平均功率与平均流量时根关节连接周边结构的示例结构与示例参数。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。
本发明的主要构思是对六足步行机器人的控制方法进行改进，以减少能量消耗而提高节能，对于六足步行机器人结构参照现有产品进行设计。
实施例
如图1所示，本发明六足步行机器人1包括控制单元、躯体10、液压***、液压机械腿11、液压机械腿12、液压机械腿13、液压机械腿14、液压机械腿15及液压机械腿16，在躯体10两侧上各布设有三条液压机械腿，且两侧上的液压机械腿对称布置；在本实施例中，六条液压机械腿的结构完全相同，只是中腿的液压缸面积是其他液压机械腿液压缸面积的两倍，即液压机械腿13与液压机械腿14的液压缸面积是其他液压机械腿的液压缸面积的两倍；其中，液压机械腿的结构如图2所示，具体根关节20、根关节杆27、髋关节21、大腿杆22、膝关节23、小腿杆24及固设在小腿杆24上的足端25；液压***包括油液供给单元及控制阀组件；控制单元包括处理器与存储器，在存储器内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，能够基于所接受的控制指令及安装在躯体与液压机械腿上的传感器所发送的检测数据，控制液压***工作，而驱使液压执行器执行伸缩动作，从而控制腿杆组件在支撑态与摆动态之间切换位姿，以能控制液压机械腿按所规划的足端轨迹进行行走，从而实现三足步态行走。
如图3所示为单条液压机械腿在其运动过程中，具体分为支撑相与摆动相；在摆动相中，单腿前摆，足端25从后极限位置PEP摆动到前极限位置AEP；而在支撑相中，单腿后摆，足端从前极限位置AEP移动到后极限位置PEP。
对该六足步行机器人的步态规划方法，即足端轨迹的规划方法，主要包括以下步骤：
步骤(1)，确定该六足步行机器人1的运动目标、运动参数和运动约束；以六足步行机器人1的前进方向为x方向，且使机器人质心的高度与机器人六条腿的根关节在同一水平面内；机器人质心的起伏高度(hf)为机器人最大质心高度(Hmax)和最小质心高度(Hmin)之差；机器人平均高度(Ha)为机器人最大质心高度(Hmax)和最小质心高度(Hmin)的平均值，即中点值；机器人步态周期为T，摆动相和支撑相时间均为T/2；步长为2S，步高为h。为了更好的调节各条腿的力分配，各条腿足端存在不同偏差Si，该偏差Si为髋关节21在水平面上的投影与足端在同一步态前后两极限位置中心的位置偏差，即与后极限位置PEP到前极限位置AEP之间中点位置的偏差；单条腿的根关节坐标系X0Y0Z0和大地坐标系XGYGZG如图3所示。
步骤(2)，确定足端25在单腿根关节坐标系下的x方向上的轨迹分量：
在该步骤中，为保证机器人的稳定性和减小触地冲击，足端轨迹应该连续并且速度和加速度也连续。
(2.1)摆动相规划(0<t<T/2)
摆动相的足端25在x方向轨迹使用六次多项式拟合的方法规划。
令六次多项式为：
Px(t)＝(a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5+a6t6)S+si
该六项式参数约束如下表1所示：
表1摆动相足端轨迹参数约束表
Figure BDA0002547953060000081
(2.2)支撑相规划(T/2<t<T)
由于机器人做匀速直线运动，所以足端轨迹可表示为：
Figure BDA0002547953060000082
从而在整个步态周期T内，其足端轨迹在前进方向上的轨迹曲线如图4所示。
步骤(3)，机器人质心起伏轨迹规划：
在机器人的运动中加入Z方向上的质心起伏，这里使用cos曲线作为机器人质心曲线轨迹；该轨迹可以表示为：
Figure BDA0002547953060000091
其中，
Figure BDA0002547953060000092
为周期函数的相位。
从而在整个步态周期T内，其质心轨迹曲线如图5所示。
步骤(4)，确定足端25在大地坐标系下的z方向上的轨迹分量：
(4.1)摆动相规划(0<t<T/2)
足端25在大地坐标系的z方向的轨迹使用六次多项式拟合的方法规划，令该六次多项式为：
PG,z(t)＝b0+b1t+b2t2+b3t3+b4t4+b5t5+b6t6
多项式参数约束如下表2所示。
表2摆动相足端轨迹参数约束表
Figure BDA0002547953060000093
Figure BDA0002547953060000101
(4.2)支撑相规划(T/2<t<T)
由于机器人做匀速直线运动，所以足端轨迹可表示为：
PG,z(t)＝0
从而在整个步态周期T内，其足端轨迹在垂向方向上的轨迹曲线如图6所示。
步骤(5)，确定足端25在单腿根关节坐标系下的z方向上的轨迹分量：
由图2所示的坐标系关系，可以求得足端在单腿根关节坐标系z方向上的轨迹，该式可表示为：
Pz(t)＝-Pcom,z(t)+PG,z(t)
即在摆动相(0<t<T/2)下可以表示为：
Figure BDA0002547953060000102
及在支撑相(T/2<t<T)下可以表示为：
Figure BDA0002547953060000103
从而在整个步态周期T内，其足端轨迹曲线在垂向上的分量如图7所示。
步骤(6)，确定足端25在单腿根关节坐标系下的y方向上的轨迹分量：
由于机器人做匀速直线运动，因此不存在y方向上的运动，在该方向上的分量可以表示为：
Py(t)＝0
从而在整个步态周期T内，其足端轨迹曲线如图8所示。
基于上述步态规划，本发明对六足步行机器人的控制方法包括以下步骤，即处理器执行存储在存储器内的计算机程序时，能实现以下步骤：
依据所规划的足端轨迹控制所述液压机械腿按三足步态行走，以使所述六足步行机器人的质心轨迹Pcom,z(t)为余弦曲线轨迹，并在跟关节坐标系下，足端轨迹在前进方向上的分量为Px(t)，在垂向上的分量为Pz(t)＝-Pcom,z(t)+PG,z(t)，及在横向方向上的分量为Py(t)。其中：
(1)在摆动相0<t<T/2内，
Px(t)＝(a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5+a6t6)S+si；
其中，轨迹参数约束条件为Px(0)＝-S/2+si，Px(T/4)＝si，Px(T/2)＝S/2+si；速度Vx(0)＝-2S/T，Vx(T/2)＝-2S/T；加速度Ax(0)＝0，Ax(T/2)＝0；si为髋关节在水平面上的投影与足端在同一步态前后两极限位置中心的位置偏差,2S为步长。
PG,z(t)＝b0+b1t+b2t2+b3t3+b4t4+b5t5+b6t6；
其中，轨迹参数约束条件为PG,z(0)＝0，PG,z(T/4)＝h，PG,z(T/2)＝0；速度VG,z(0)＝0，VG,z(T/2)＝0；加速度AG,z(0)＝0，AG,z(T/2)＝0；h为步高。
(2)在支撑相T/2<t<T内，
Figure BDA0002547953060000121
PG,z(t)＝0。
在整个步态周期内，横向分量为Py(t)＝0。
(3)质心轨迹为：
Figure BDA0002547953060000122
其中，
Figure BDA0002547953060000123
为周期函数的相位，Ha为质心轨迹的中间高度，hf为机器人质心的起伏高度。
基于前述控制方法，根据示例的液压机器人的尺寸参数为：根关节杆长L0＝0.1m，大腿杆长L1＝0.4m，小腿杆长L2＝0.448m，前后腿液压缸活塞直径：0.02m，活塞杆直径0.014m，中腿液压缸活塞直径：0.04m，活塞杆直径0.028m；图9所示曲线的步态参数为s＝0.24m，T＝1s，h＝0.1m，s1＝s2＝0.17m，s3＝s4＝-0.09，s5＝s6＝-0.13m，Ha＝0.75m；而图10所示曲线的步态参数为：s＝0.24m，T＝1s，h＝0.1m，s1＝s2＝0.17m，s3＝s4＝-0.09，s5＝s6＝-0.13m，Ha＝0.75m，hf＝0.02m，
Figure BDA0002547953060000124
(液压***的压力为30MPa)基于实验模型进行计算，获取的如图9所示了质心起伏节能步态中起伏高度与机器人平均功率间的关系，图中虚线为质心高度不变的三足步态的机器人平均功率，实线为不同起伏高度的质心起伏节能步态的机器人平均功率。图10为本发明实施例中质心起伏节能步态与质心高度不变的三足步态***流量的对比曲线图，其中曲线为质心高度不变的三足步态的机器人的***流量，而实线为不同起伏高度的质心起伏节能步态的***流量。
在上述计算中，如图11及图12所示结构，其计算过程中的具体示例参数如下表3所示：
表3计算示例参数
Figure BDA0002547953060000131
其中，Ci为液压缸，ai、bi为连接件长度。
从图9及图10中可以发现，质心起伏节能步态能有效的减少机器人一个周期内的平均流量和平均功率，达到节能效果，最大节能效率可达10％以上。

Claims (10)

1.一种六足步行机器人的控制方法，所述六足步行机器人包括躯体及各布设在所述躯体两侧上的三条液压机械腿，所述液压机械腿包括根关节、髋关节、大腿杆、膝关节、小腿杆及固设在所述小腿杆上的足端；其特征在于：
所述控制方法包括依据所规划的足端轨迹控制所述液压机械腿按三足步态行走，以使所述六足步行机器人的质心轨迹Pcom,z(t)为余弦曲线轨迹；在跟关节坐标系下，所述足端轨迹在前进方向上的分量为Px(t)，及在垂向上的分量为Pz(t)＝-Pcom,z(t)+PG,z(t)；其中，Pcom,z(t)为大地坐标系下的质心轨迹曲线，PG,z(t)为大地坐标系下的足端轨迹曲线；
(1)在摆动相0<t<T/2内，
Px(t)＝(a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5+a6t6)S+si；
其中，轨迹参数约束条件为Px(0)＝-S/2+si，Px(T/4)＝si，Px(T/2)＝S/2+si；速度Vx(0)＝-2S/T，Vx(T/2)＝-2S/T；加速度Ax(0)＝0，Ax(T/2)＝0；si为髋关节在水平面上的投影与足端在同一步态前后两极限位置中心的位置偏差,2S为步长；
PG,z(t)＝b0+b1t+b2t2+b3t3+b4t4+b5t5+b6t6；
其中，轨迹参数约束条件为PG,z(0)＝0，PG,z(T/4)＝h，PG,z(T/2)＝0；速度VG,z(0)＝0，VG,z(T/2)＝0；加速度AG,z(0)＝0，AG,z(T/2)＝0；h为步高；
(2)在支撑相T/2<t<T内，
Figure FDA0002547953050000011
PG,z(t)＝0。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述质心轨迹为：
Figure FDA0002547953050000012
其中，
Figure FDA0002547953050000021
为周期函数的相位，Ha为质心轨迹的中间高度，hf为机器人质心的起伏高度。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：
在跟关节坐标系下，所述足端轨迹在横向方向上的分量为Py(t)＝0，所述横向与所述前进方向及所述垂向均垂直。
4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于：
在六条液压机械腿中，中腿的液压缸面积为其余四条液压机械腿的液压缸面积的两倍。
5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于：
所述质心位置与所述根关节位置共水平面。
6.一种六足步行机器人，包括躯体、控制单元及各布设在所述躯体两侧上的三条液压机械腿，所述液压机械腿包括根关节、髋关节、大腿杆、膝关节、小腿杆及固设在所述小腿杆上的足端，所述控制单元包括处理器与存储器，所述存储器存有计算机程序；其特征在于：
所述计算机程序被所述处理器执行时，能实现控制方法的步骤，所述控制方法包括依据所规划的足端轨迹控制所述液压机械腿按三足步态行走，以使所述六足步行机器人的质心轨迹Pcom,z(t)为余弦曲线轨迹；在跟关节坐标系下，所述足端轨迹在前进方向上的分量为Px(t)，及在垂向上的分量为Pz(t)＝-Pcom,z(t)+PG,z(t)；其中，Pcom,z(t)为大地坐标系下的质心轨迹曲线，PG,z(t)为大地坐标系下的足端轨迹曲线；
(1)在摆动相0<t<T/2内，
Px(t)＝(a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5+a6t6)S+si；
其中，轨迹参数约束条件为Px(0)＝-S/2+si，Px(T/4)＝si，Px(T/2)＝S/2+si；速度Vx(0)＝-2S/T，Vx(T/2)＝-2S/T；加速度Ax(0)＝0，Ax(T/2)＝0；si为髋关节在水平面上的投影与足端在同一步态前后两极限位置中心的位置偏差,2S为步长；
PG,z(t)＝b0+b1t+b2t2+b3t3+b4t4+b5t5+b6t6；
其中，轨迹参数约束条件为PG,z(0)＝0，PG,z(T/4)＝h，PG,z(T/2)＝0；速度VG,z(0)＝0，VG,z(T/2)＝0；加速度AG,z(0)＝0，AG,z(T/2)＝0；h为步高；
(2)在支撑相T/2<t<T内，
Figure FDA0002547953050000031
PG,z(t)＝0。
7.根据权利要求6所述的六足步行机器人，其特征在于，所述质心轨迹为：
Figure FDA0002547953050000032
其中，
Figure FDA0002547953050000033
为周期函数的相位，Ha为质心轨迹的中间高度，hf为机器人质心的起伏高度。
8.根据权利要求6或7所述的六足步行机器人，其特征在于：
在跟关节坐标系下，所述足端轨迹在横向方向上的分量为Py(t)＝0，所述横向与所述前进方向及所述垂向均垂直。
9.根据权利要求6至8任一项权利要求所述的六足步行机器人，其特征在于：
在六条液压机械腿中，中腿的液压缸面积为其余四条液压机械腿的液压缸面积的两倍。
10.根据权利要求6至9任一项权利要求所述的六足步行机器人，其特征在于：
所述质心位置与所述根关节位置共水平面。
CN202010566960.XA 2020-06-19 2020-06-19 一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法 Active CN111891249B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010566960.XA CN111891249B (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010566960.XA CN111891249B (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111891249A true CN111891249A (zh) 2020-11-06
CN111891249B CN111891249B (zh) 2021-06-15

Family

ID=73206340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010566960.XA Active CN111891249B (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111891249B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113377113A (zh) * 2021-07-02 2021-09-10 北方工业大学 足式机器人足端轨迹规划方法、***及控制方法、***
CN114684295A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 国网智能科技股份有限公司 一种足式机器人抬脚步态规划方法、控制器及足式机器人

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060197485A1 (en) * 2003-04-17 2006-09-07 Honda Motor Co., Ltd. Method of assuming acting point of floor reaction force to biped walking mobile body and method of assuming joint moment of biped walking mobile body
CN103204193A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 浙江大学 一种欠驱动双足机器人行走控制方法
US9682474B2 (en) * 2014-09-29 2017-06-20 Honda Motor Co., Ltd. Control device for mobile body
CN107562052A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 唐开强 一种基于深度强化学习的六足机器人步态规划方法
CN108089583A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 中科新松有限公司 一种多足机器人运动过渡的方法和装置
CN111284584A (zh) * 2020-02-11 2020-06-16 之江实验室 一种双足机器人的单足支撑相步态规划方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060197485A1 (en) * 2003-04-17 2006-09-07 Honda Motor Co., Ltd. Method of assuming acting point of floor reaction force to biped walking mobile body and method of assuming joint moment of biped walking mobile body
CN103204193A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 浙江大学 一种欠驱动双足机器人行走控制方法
US9682474B2 (en) * 2014-09-29 2017-06-20 Honda Motor Co., Ltd. Control device for mobile body
CN107562052A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 唐开强 一种基于深度强化学习的六足机器人步态规划方法
CN108089583A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 中科新松有限公司 一种多足机器人运动过渡的方法和装置
CN111284584A (zh) * 2020-02-11 2020-06-16 之江实验室 一种双足机器人的单足支撑相步态规划方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114684295A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 国网智能科技股份有限公司 一种足式机器人抬脚步态规划方法、控制器及足式机器人
CN114684295B (zh) * 2020-12-31 2023-09-05 国网智能科技股份有限公司 一种足式机器人抬脚步态规划方法、控制器及足式机器人
CN113377113A (zh) * 2021-07-02 2021-09-10 北方工业大学 足式机器人足端轨迹规划方法、***及控制方法、***
CN113377113B (zh) * 2021-07-02 2022-01-04 北方工业大学 足式机器人足端轨迹规划方法、***及控制方法、***

Also Published As

Publication number Publication date
CN111891249B (zh) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111857170B (zh) 一种四足机器人腿部关节负载规律分析方法
CN111891249B (zh) 一种液压六足机器人及基于质心起伏的行走步态控制方法
US10031524B2 (en) Method and device for controlling gait of biped robot
CN101943912B (zh) 一种消除双足仿人机器人上身姿态晃动的控制方法
CN108572553B (zh) 一种四足机器人的运动闭环控制方法
CN107045552B (zh) 一种基于正弦对角步态与快速查表法的四足机器人运动控制方法及控制装置
CN113835429B (zh) 一种仿生双足机器人的控制方法及仿生双足机器人
WO2015109976A1 (zh) 一种混凝土泵车及臂架控制方法与控制装置
CN109807901A (zh) 一种六足机器人及其足端轨迹的规划方法
CN108897220B (zh) 一种自适应稳定平衡控制方法和***以及双足仿人机器人
CN110240084B (zh) 一种节能型稳定平台及***
KR20130014286A (ko) 저전력 보행이 가능한 4족 로봇의 구현 방법
CN114384918A (zh) 基于落足点调整的四足机器人对角步态柔顺控制方法
Guo et al. A parallel actuated pantograph leg for high-speed locomotion
US20050240308A1 (en) Method and device for controlling walking of legged robot
CN108297965B (zh) 一种四足机器人
Yuan et al. Crawling gait planning based on foot trajectory optimization for quadruped robot
Dong et al. On-line gait adjustment for humanoid robot robust walking based on divergence component of motion
CN114620160B (zh) 基于多级电动缸并联式腿足结构的电动四足机器人
Pengfei et al. Walking research on multi-motion mode quadruped bionic robot based on moving ZMP
JP2007061954A (ja) 腰上下動による二足歩行ロボットとその歩行制御方法
Jiménez et al. Attitude and position control method for realistic legged vehicles
KR100860818B1 (ko) 보행 안정성 향상을 위한 유압제어방식의 자세제어장치를구비한 보행로봇 및 그 제어방법
Peng et al. Whole body collaborative planning method for legged locomotion manipulation system in operation process
CN108516028B (zh) 一种复式四足机器人的行走控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant