CN112965508B - 多信息反馈的电动并联轮足机器人行走控制方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制方法和***，该***包括：上层控制***、中层控制***和底层控制***；所述上层控制***包括决策模块；所述中层控制***包括姿态调整控制器、触地检测器、足力分配控制器、重心高度控制器、足端轨迹规划器、减法器和加法器；所述底层控制***包括足端力和位置解算模块、各轮腿的轮腿控制器、各轮腿的电动缸控制器、安装在轮腿机器人上的机身姿态传感器和安装在轮腿电动缸末端的力和位置传感器。使用本发明能够提升机器人在崎岖地形下足式行走的稳定性，解决并联结构机器人腿的活动空间较小问题，避免腿的伸长量出现越走越短或者越走越长的现象。

Description

多信息反馈的电动并联轮足机器人行走控制方法和***

技术领域

本发明属于机器人运动驱动与控制技术领域，具体涉及一种基于多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制方法和***。

背景技术

移动机器人具有运动速度快、效率高，能够广泛运用在物资运输、抢险救援等领域，但是在崎岖地形下对机器人适应能力提高了要求，容易出现重心失稳、姿态倾斜、以及腿部执行电动缸活动空间不足等现象。当机器人行走在崎岖地形时，机身随着地形的起伏产生姿态倾斜，且机身重心偏离支撑多边形，容易造成机器人失稳使得平台上的物资掉落。此外，崎岖地形下，最大化并联结构机器人腿部的执行电动缸活动空间是决定机器人能否更好地适应复杂地形的关键因素。

目前，移动机器人在崎岖地形下足式稳定行走主要是集中在柔顺控制和姿态控制。

柔顺控制主要是通过安装在足端多维力传感器采集力信号，并与期望的足端力进行做差，将力的偏差输入阻抗控制器得到足端位置的变化量，从而实现柔顺触地的效果。然而，安装在足端多维力传感器容易受到较大的冲击力，力信息采集数据不稳定且***的可靠性较差。

姿态控制方面，很多学者将期望姿态角视为机身水平状态，即期望姿态角保持在零度，这样的好处在于机器人行走复杂地形下机身始终保持水平状态；然而，并没有考虑在一定斜坡地形行走下，如果机身继续保持水平状态，此时机器人腿的运动空间将会受限，尤其是对于并联式结构的机器人该问题更是凸显。因此，对于并联式结构腿的机器人，在姿态控制方面，既要保证机身平稳运动，又要提高腿的活动空间。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制方法和***，能够提升机器人在崎岖地形下足式行走的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制方法，包括：

根据外界地形信息确定轮足机器人的机身期望姿态角(α_d,β_d)、各轮腿的期望重心高度

以及步态参数；

根据期望姿态角(α_d,β_d)和机身实际姿态角(α,β)进行姿态调整解耦控制，以跟随机身期望姿态为目标，产生各支撑相腿i在轮腿坐标系Z方向的伸缩量△p_iz；

利用轮腿的电动缸末端安装的力和位置传感器获得检测值，通过轮足机器人运动学和动力学逆解计算，求解出各轮腿实际的足端接触力F_iz和足端Z方向位置p_iz；

摆动相腿触地转换为支撑相腿i后，以轮足机器人重心处于支撑多边形内为目标，根据支撑相腿的足端接触力F_iz进行足力分配，产生可以消除足端外力及外力矩的重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)；

根据期望重心高度

与实际的足端Z方向位置p_iz之差，以支撑相腿维持期望重心高度为目标，产生重心高度调整量

根据所述步态参数进行足端轨迹规划，产生各轮腿的足端位姿输入支撑相腿和摆动相腿的轮腿控制器；

将支撑相腿i的伸缩量△p_iz与重心高度调整量

之和作为重心高度位置调整量，连同所述重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)一起输入支撑相腿i的轮腿控制器，用于对足端位姿进行调整，进而进行运动学逆解至电动缸，使得支撑相腿维持在期望重心高度运动；摆动相腿的轮腿控制器根据所述足端位姿解算出电动缸控制量，实现摆动相腿的控制。

优选地，对于采用Steward平台实现的电动并联式六轮足机器人来说，所述△p_iz的获取方式为：

△p_β＝l·sin(|β-β_d|)/2

如果第1、3、5号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_α/2-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝Δp_β/2,△p_5z＝△p_α/2+△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_1z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝Δp_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

当α<α_d且β<β_d，△p_1z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_3z＝-△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

如果第2、4、6号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_2z＝-△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_2z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝Δp_β/2

当α<α_d且β>β_d，Δp_2z＝Δp_α/2+Δp_β/2,Δp_4z＝Δp_β/2-Δp_α/2,Δp_6z＝-Δp_β/2

当α<α_d且β<β_d，Δp_2z＝Δp_α/2-Δp_β/2,Δp_4z＝-Δp_α/2-Δp_β/2,Δp_6z＝Δp_β/2

其中，l为轮腿机器人右前腿和右后腿距离。

优选地，所述重心高度调整量

的获取方式为：将各个支撑相腿的期望重心高度

与实际的足端Z方向位置p_iz之差求平均即为所述重心高度调整量

优选地，各轮腿的期望重心高度

相同。

本发明提供了一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制***，该***包括：上层控制***、中层控制***和底层控制***；所述上层控制***包括决策模块；所述中层控制***包括姿态调整控制器、触地检测器、足力分配控制器、重心高度控制器、足端轨迹规划器、减法器和加法器；所述底层控制***包括足端力和位置解算模块、各轮腿的轮腿控制器、各轮腿的电动缸控制器、安装在轮腿机器人上的机身姿态传感器和安装在轮腿电动缸末端的力和位置传感器；

所述决策模块，用于根据外界地形确定轮足机器人的机身期望姿态角(α_d,β_d)、各轮腿的期望重心高度

以及步态参数；将机身期望姿态角(α_d,β_d)发送给所述姿态调整控制器，将期望重心高度

发送给减法器，将步态参数发送给足端轨迹规划器；

所述姿态调整控制器，用于根据所述机身期望姿态角(α_d,β_d)和所述机身姿态传感器获取的机身实际姿态角(α,β)进行姿态调整解耦，以跟随机身期望姿态为目标，产生每个支撑相腿i在轮腿坐标系Z方向的伸缩量Δp_iz，发送给加法器；

所述足端力和位置解算模块，用于利用所述力和位置传感器的检测值，通过轮足机器人运动学和动力学逆解计算，对各轮腿的实际的足端接触力F_iz和足端Z方向位置p_iz进行解算；

所述触地检测器，用于在判定摆动相腿触地转换为支撑相腿i后，将支撑相腿i实际的足端接触力F_iz足端接触力F_iz发送给足力分配控制器，将支撑相腿i的足端Z方向位置p_iz发送给减法器；

所述足力分配控制器，用于以轮足机器人重心处于支撑多边形内为目标，根据支撑相腿的足端接触力F_iz进行足力分配，产生可以消除足端外力及外力矩的重心水平位置调整量(Δp_ix,Δp_iy)，发送给相应支撑相的轮腿控制器；

所述减法器求取

的结果，发送给重心高度控制器；

所述重心高度控制器，用于以支撑相腿维持期望重心高度为目标，根据

产生重心高度调整量

发送给所述加法器；

所述加法器将

发送给相应支撑相的轮腿控制器，作为重心高度位置调整量；

所述足端轨迹规划器，用于根据所述步态参数进行足端轨迹规划，产生各轮腿的足端位姿，发送给支撑相腿和摆动相腿的轮腿控制器；

所述支撑相腿的轮腿控制器，用于根据重心高度位置调整量

重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)对足端位姿进行调整，进而进行运动学逆解至电动缸，使得支撑相腿维持在期望重心高度运动；

所述摆动腿的轮腿控制器，用于根据所述足端位姿解算电动缸控制量，发送给相应的电动缸控制器。

优选地，对于采用Steward平台实现的电动并联式六轮足机器人来说，所述姿态调整控制采用如下公式计算△p_iz：

△p_β＝l·sin(|β-β_d|)/2

如果第1、3、5号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_1z＝-Δp_α/2-Δp_β/2,Δp_3z＝Δp_β/2,Δp_5z＝Δp_α/2-Δp_β/2

当α>α_d且β<β_d，Δp_1z＝-Δp_α/2-Δp_β/2,Δp_3z＝Δp_β/2,Δp_5z＝Δp_α/2+△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_1z＝△p_α/2-△p_β/2,Δp_3z＝Δp_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

当α<α_d且β<β_d，△p_1z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_3z＝-△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

如果第2、4、6号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_2z＝-△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_2z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_2z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_β/2-△p_α/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α<α_d且β<β_d，△p_2z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

其中，l为轮腿机器人右前腿和右后腿距离。

优选地，所述重心高度控制器获取重心高度调整量

的方式为：将各个支撑相腿的

求平均即为所述重心高度调整量

优选地，所述上层控制***包括感知模块，用于识别外界地形，发送给决策模块。

有益效果：

本发明基于力反馈的足力分配控制器、姿态调整控制器、重心高度控制器实现。

(1)足力分配控制器解决机器人重心稳定裕度问题，通过足力分配控制器消除足端外力及外力矩实现重心水平位置调整，保证机器人重心处于支撑多边形内。

(2)姿态调整控制器用于调整机身姿态，保证机器人行走在崎岖地形时实际姿态角跟踪期望姿态角，而期望姿态角由上层控制***决定，可适应多种类型的崎岖地形，不用像现有技术一样维持在固定的角度。同时，姿态调整控制器通过对机身姿态角变化量解耦至支撑相腿的六个电动缸变化量，使得电动缸伸缩平滑，实现机身期望姿态角的平稳跟踪与调整。

(3)重心高度控制器是指机器人通过机身重心高度控制器。重心高度控制器解决并联结构机器人腿的活动空间较小问题，可根据地形信息获取到期望的重心高度，使得机器人行走过程中每条腿刻保持在期望高度附近，减少机身重心上下起伏颠簸；同时保证机身重心维持在期望高度，使得支撑相腿的伸长量保持在期望长度附近，那么支撑相腿在下周期会具有较大的运动空间，避免腿的伸长量出现越走越短或者越走越长的现象，从而保证每条支撑相腿的电动缸具有最大伸缩活动空间，从而实现六轮足机器人在崎岖地形足式稳定行走。

(4)与安装在机器人脚端的多维足部力传感器相比，基于足端力的解算不仅可以降低对足端力传感器的冲击，而且可以使力信息采集数据更加稳定。因此，利用电动缸六个端力传感器采集的分力值来计算足端力，可以大大提高***的可靠性。

(5)姿态调整控制器和重心高度控制器的期望姿态角和期望高度等指令信号由感知***模块下发至中层控制器，指令信号由上层控制***中的决策模块生成，可根据外界地形信息自适应调整期望姿态角和期望高度等指令信号。

附图说明

图1为本发明基于多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制方案示意图。

图2为姿态调整控制器原理示意图。

图3为重心高度控制器原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提出了一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤1、根据外界地形信息确定轮足机器人的机身期望姿态角(α_d,β_d)、各轮腿的期望重心高度

以及步态参数。

其中，各轮腿的期望重心高度

相同或不同。本步骤的目的是为了能够根据地形崎岖程度来自动改变望姿态角、期望重心高度、以及步态参数等。

步骤2、根据期望姿态角(α_d,β_d)和机身实际姿态角(α,β)进行姿态调整解耦控制，以跟随机身期望姿态为目标，产生各支撑相腿i在轮腿坐标系Z方向的伸缩量△p_iz。

轮腿机器人的姿态参见图2，图中轮腿机器人腿按照顺时针方向分为左前腿LF、左中腿LM、左后腿LH、右前腿RF、右中腿RM、右后腿RH。其中，RF腿和RH距离为l；LH腿和RM腿距离为

O₁～O₆为姿态倾斜后的平面；O₁'～O'₆为姿态调整至期望姿态下的平面。α为机身绕X方向旋转的横滚角，β为机身绕Y方向旋转的俯仰角，△p_α为机身绕X方向旋转的横滚角解算后RM腿在Z方向的姿态的补偿量。

当机器人足式“三足步态”(定义右前腿RF、左中腿LM、右后腿RH为一组，左前腿LF、左后腿LH、右中腿RM为另一组，两组腿交替成为支撑相和摆动相)行走在崎岖地形。当i＝1,2,3时，表示右前腿RF、左中腿LM、右后腿RH处于支撑相；当i＝2,4,6时，表示左前腿LF、左后腿LH、右中腿RM处于支撑相。

本步骤2中，机身实际姿态角(α,β)是利用安装在机身上的姿态传感器时刻检测机身实际姿态而得到的。利用机身实际姿态角(α,β)与期望姿态角作差，然后将作差值输入姿态调整控制器中，通过姿态解耦几何关系解算出各支撑相腿的长度变化量来补偿机身姿态的偏移量。

对于图2所示的采用Steward平台实现的电动并联式六轮足机器人来说，所述△p_iz的获取方式为：

△p_β＝l·sin(|β-β_d|)/2

如果第1、3、5号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_α/2-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_α/2+△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_1z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

当α<α_d且β<β_d，△p_1z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_3z＝-△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

如果第2、4、6号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_2z＝-△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_2z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_2z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_β/2-△p_α/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α<α_d且β<β_d，△p_2z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

其中，l为轮腿机器人右前腿和右后腿距离，(α_d,β_d)为轮足机器人的机身期望姿态角，(α,β)为机身实际姿态角。

△p_iz用于指导RM腿回缩△p_iz/2，腿LF和LH外伸△p_iz/2。

步骤3、摆动相腿触地转换为支撑相腿i时，利用轮腿的电动缸末端安装的力和位置传感器获得检测值，通过轮足机器人运动学和动力学逆解计算，求解出各轮腿实际的足端接触力F_iz和足端Z方向位置p_iz。

步骤4、以轮足机器人重心处于支撑多边形内为目标，根据支撑相腿的足端接触力F_iz进行足力分配，产生可以消除足端外力及外力矩的重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)。

步骤5、根据期望重心高度

与实际的足端Z方向位置p_iz之差△p'_iz，以支撑相腿维持期望重心高度为目标，产生重心高度调整量

如图3所示，一种计算

的优选方案为：将各个支撑相腿的期望重心高度

与实际的足端Z方向位置p_iz做差，然后求平均，即为所述重心高度调整量

采用这种方案所得的

是一个各支撑相腿均相同的值。

步骤6、根据步态参数进行足端轨迹规划，产生各轮腿的足端位姿输入支撑相腿和摆动相腿的轮腿控制器。

步骤7、将支撑相腿i的伸缩量△p_iz与重心高度调整量

之和作为重心高度位置调整量，连同所述重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)一起输入支撑相腿i的轮腿控制器，用于对足端位姿进行调整，进而进行运动学逆解至电动缸，使得支撑相腿维持在期望重心高度运动。

而摆动相腿的轮腿控制器根据所述足端位姿解算出电动缸控制量，实现摆动相腿的控制。

通过上述过程实现了轮足机器人稳定的行走控制，其特点在于：

上述步骤对重心高度的控制是为了实现支撑腿活动空间最大化，以上层***根据环境信息进行决策并发送的高度值为期望重心高度，将期望重心高度与摆动相腿触地时检测到腿竖直方向的实际位置进行作差，并作为重心高度控制器的输入，经过重心高度器解算后，将输出量输入底层单腿控制器反解至六个电动缸上，从而保证机器人重心能够始终保持在期望高度，使得支撑相腿的活动空间最大化。

其中，姿态调整过程，实际姿态角通过姿态传感器测得，期望姿态角不是永恒不变，是根据外界环境进行判断，由上层控制***发送至姿态控制器中。然后将实际姿态角与期望姿态角作差并输入姿态调整控制器中，通过姿态解耦几何关系解算出各支撑相腿的长度变化量来补偿机身姿态的偏移量。

其中，所述重心高度控制是指足端Z轴方向高度。将期望重心高度与摆动相腿触地时检测到腿Z方向的实际位置进行作差，并作为重心高度控制器的输入，以保持控制机器人重心高度始终在期望高度为目标，经过重心高度器解算后，将输出量输入单腿控制器中，通过单腿Stewart结构逆解至单个电动缸位置伸缩量来实现的，目的是为了在不同地形下最大化单腿活动空间。如图2的(c)所示，该图示出了期望角视为零度的情况。实际上本发明的期望角由上层发送中层控制器，期望角可以根据环境来决定，可以是任意角度。

其中，足力和足端位置检测，足端力和位置信息的采集并不是靠足端多维力/位置传感器获取，而是每条腿的六个电动缸末端安装有力传感器和编码器，通过Stewart平台运动学和动力学逆解计算出足端的力和位置信息，从而利用足力分配控制器消除足端外力及外力矩，提高重心稳定裕度。

基于上述方案，本发明还提供了一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制***，如图1所示，该***包括：上层控制***、中层控制***和底层控制***。上层控制***与中层控制***通过UDP进行通讯。

上层控制***主要起决策作用，获取外界环境信息，将环境信息输入决策模块进行判断并自主向中层控制***发送期望姿态角、期望重心高度、以及足式行走步态参数等。上层控制***包括感知模块、决策模块。

中层控制***完成运动控制：包括姿态调整控制器、触地检测器、足力分配控制器、重心高度控制器、足端轨迹规划器、减法器和加法器。足力分配控制器解决机器人重心稳定裕度问题，保证机器人重心处于支撑多边形内；姿态调整控制器是为了保证机器人行走在崎岖地形时机身姿态保持期望姿态角；重心高度控制器主要用于控制机器人重心高度，使其能够始终保持在期望高度，最大化并联结构支撑相腿的活动空间。

底层控制***，包括足端力和位置解算模块、各轮腿的轮腿控制器、各轮腿的电动缸控制器、安装在轮腿机器人上的机身姿态传感器和安装在轮腿电动缸末端的力和位置传感器。本实施例中，底层控制***的轮腿控制器是六个Stewart型结构单腿控制器，用于底层驱动。

感知模块，用于识别外界地形，发送给决策模块。

决策模块，用于根据外界地形确定轮足机器人的机身期望姿态角(α_d,β_d)、各轮腿的期望重心高度

以及步态参数；将机身期望姿态角(α_d,β_d)发送给所述姿态调整控制器，将期望重心高度

发送给减法器，将步态参数发送给足端轨迹规划器。

姿态调整控制器，用于根据所述机身期望姿态角(α_d,β_d)和所述机身姿态传感器获取的机身实际姿态角(α,β)进行姿态调整解耦，以跟随机身期望姿态为目标，产生每个支撑相腿i在轮腿坐标系Z方向的伸缩量△p_iz，发送给加法器。对于采用Steward平台实现的电动并联式六轮足机器人来说，姿态调整控制采用上文公式计算△p_iz。

足端力和位置解算模块，用于利用所述力和位置传感器的检测值，通过轮足机器人运动学和动力学逆解计算，对各轮腿的实际的足端接触力F_iz和足端Z方向位置p_iz进行解算。

触地检测器，用于在判定摆动相腿触地转换为支撑相腿i后，将支撑相腿i实际的足端接触力F_iz足端接触力F_iz发送给足力分配控制器，将支撑相腿i的足端Z方向位置p_iz发送给减法器。

足力分配控制器，用于以轮足机器人重心处于支撑多边形内为目标，根据支撑相腿的足端接触力F_iz进行足力分配，产生可以消除足端外力及外力矩的重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)，发送给相应支撑相的轮腿控制器。

减法器求取

的结果，发送给重心高度控制器。

重心高度控制器，用于以支撑相腿维持期望重心高度为目标，根据

产生重心高度调整量

发送给所述加法器。在一优选实施例中，本重心高度控制器获取重心高度调整量

的方式为：将各个支撑相腿的

求平均即为所述重心高度调整量

加法器将

发送给相应支撑相的轮腿控制器，作为重心高度位置调整量。

足端轨迹规划器，用于根据所述步态参数进行足端轨迹规划，产生各轮腿的足端位姿，发送给支撑相腿和摆动相腿的轮腿控制器。

支撑相腿的轮腿控制器，用于根据重心高度位置调整量

重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)对足端位姿进行调整，进而进行运动学逆解至电动缸，使得支撑相腿维持在期望重心高度运动。

摆动腿的轮腿控制器，用于根据所述足端位姿解算电动缸控制量，发送给相应的电动缸控制器。

以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和技术方案，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制方法，其特征在于，包括：

根据外界地形信息确定轮足机器人的机身期望姿态角(α_d,β_d)、各轮腿的期望重心高度

以及步态参数；

根据期望姿态角(α_d,β_d)和机身实际姿态角(α,β)进行姿态调整解耦控制，以跟随机身期望姿态为目标，产生各支撑相腿i在轮腿坐标系Z方向的伸缩量△p_iz；

利用轮腿的电动缸末端安装的力和位置传感器获得检测值，通过轮足机器人运动学和动力学逆解计算，求解出各轮腿实际的足端接触力F_iz和足端Z方向位置p_iz；

摆动相腿触地转换为支撑相腿i后，以轮足机器人重心处于支撑多边形内为目标，根据支撑相腿的足端接触力F_iz进行足力分配，产生可以消除足端外力及外力矩的重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)；

根据期望重心高度

与实际的足端Z方向位置p_iz之差，以支撑相腿维持期望重心高度为目标，产生重心高度调整量

根据所述步态参数进行足端轨迹规划，产生各轮腿的足端位姿输入支撑相腿和摆动相腿的轮腿控制器；

将支撑相腿i的伸缩量△p_iz与重心高度调整量

之和作为重心高度位置调整量，连同所述重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)一起输入支撑相腿i的轮腿控制器，用于对足端位姿进行调整，进而进行运动学逆解至电动缸，使得支撑相腿维持在期望重心高度运动；摆动相腿的轮腿控制器根据所述足端位姿解算出电动缸控制量，实现摆动相腿的控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于采用Steward平台实现的电动并联式六轮足机器人来说，所述△p_iz的获取方式为：

如果第1、3、5号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_α/2-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_α/2+△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_1z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

当α<α_d且β<β_d，△p_1z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_3z＝-△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

如果第2、4、6号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_2z＝-△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_2z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_2z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_β/2-△p_α/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α<α_d且β<β_d，△p_2z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

其中，△p_1z～△p_6z分别表示支撑相腿1～6在轮腿坐标系Z方向的伸缩量，l为轮腿机器人右前腿和右后腿距离，

△p_β＝l·sin(|β-β_d|)/2。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重心高度调整量

的获取方式为：将各个支撑相腿的期望重心高度

与实际的足端Z方向位置p_iz之差求平均即为所述重心高度调整量

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各轮腿的期望重心高度

相同。

5.一种多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制***，其特征在于，该***包括：上层控制***、中层控制***和底层控制***；所述上层控制***包括决策模块；所述中层控制***包括姿态调整控制器、触地检测器、足力分配控制器、重心高度控制器、足端轨迹规划器、减法器和加法器；所述底层控制***包括足端力和位置解算模块、各轮腿的轮腿控制器、各轮腿的电动缸控制器、安装在轮腿机器人上的机身姿态传感器和安装在轮腿电动缸末端的力和位置传感器；

所述决策模块，用于根据外界地形确定轮足机器人的机身期望姿态角(α_d,β_d)、各轮腿的期望重心高度

以及步态参数；将机身期望姿态角(α_d,β_d)发送给所述姿态调整控制器，将期望重心高度

发送给减法器，将步态参数发送给足端轨迹规划器；

所述姿态调整控制器，用于根据所述机身期望姿态角(α_d,β_d)和所述机身姿态传感器获取的机身实际姿态角(α,β)进行姿态调整解耦，以跟随机身期望姿态为目标，产生每个支撑相腿i在轮腿坐标系Z方向的伸缩量△p_iz，发送给加法器；

所述足端力和位置解算模块，用于利用所述力和位置传感器的检测值，通过轮足机器人运动学和动力学逆解计算，对各轮腿的实际的足端接触力F_iz和足端Z方向位置p_iz进行解算；

所述触地检测器，用于在判定摆动相腿触地转换为支撑相腿i后，将支撑相腿i实际的足端接触力F_iz足端接触力F_iz发送给足力分配控制器，将支撑相腿i的足端Z方向位置p_iz发送给减法器；

所述足力分配控制器，用于以轮足机器人重心处于支撑多边形内为目标，根据支撑相腿的足端接触力F_iz进行足力分配，产生可以消除足端外力及外力矩的重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)，发送给相应支撑相的轮腿控制器；

所述减法器求取

的结果，发送给重心高度控制器；

所述重心高度控制器，用于以支撑相腿维持期望重心高度为目标，根据

产生重心高度调整量

发送给所述加法器；

所述加法器将

发送给相应支撑相的轮腿控制器，作为重心高度位置调整量；

所述足端轨迹规划器，用于根据所述步态参数进行足端轨迹规划，产生各轮腿的足端位姿，发送给支撑相腿和摆动相腿的轮腿控制器；

所述支撑相腿的轮腿控制器，用于根据重心高度位置调整量

重心水平位置调整量(△p_ix,△p_iy)对足端位姿进行调整，进而进行运动学逆解至电动缸，使得支撑相腿维持在期望重心高度运动；

摆动腿的轮腿控制器，用于根据所述足端位姿解算电动缸控制量，发送给相应的电动缸控制器。

6.如权利要求5所述的多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制***，其特征在于，对于采用Steward平台实现的电动并联式六轮足机器人来说，所述姿态调整控制采用如下公式计算△p_iz：

如果第1、3、5号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_α/2-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_1z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_α/2+△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_1z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_3z＝△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

当α<α_d且β<β_d，△p_1z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_3z＝-△p_β/2,△p_5z＝△p_β/2-△p_α/2

如果第2、4、6号轮腿处于支撑相时：

当α>α_d且β>β_d，△p_2z＝-△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α>α_d且β<β_d，△p_2z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

当α<α_d且β>β_d，△p_2z＝△p_α/2+△p_β/2,△p_4z＝△p_β/2-△p_α/2,△p_6z＝-△p_β/2

当α<α_d且β<β_d，△p_2z＝△p_α/2-△p_β/2,△p_4z＝-△p_α/2-△p_β/2,△p_6z＝△p_β/2

其中，△p_1z～△p_6z分别表示支撑相腿1～6在轮腿坐标系Z方向的伸缩量，l为轮腿机器人右前腿和右后腿距离；

△p_β＝l·sin(|β-β_d|)/2。

7.如权利要求5所述的多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制***，其特征在于，所述重心高度控制器获取重心高度调整量

的方式为：将各个支撑相腿的

求平均即为所述重心高度调整量

8.如权利要求5所述的多信息反馈的电动并联轮足机器人足式稳定行走控制***，其特征在于，所述上层控制***包括感知模块，用于识别外界地形，发送给决策模块。

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