一种四足机器人转弯控制方法及系统

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一种四足机器人转弯控制方法及系统

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一种四足机器人转弯控制方法及系统

1.本发明涉及机器人控制技术领域,特别是涉及一种四足机器人转弯控制方法及系统。

背景技术:

2.四足机器人在地形适应性、运动灵活性和运动效率等方面具有显著优势,微小型四足机器人作为四足机器人领域内研究较少且较为复杂的研究方向,科研团队在将四足机器人微小化的过程中需要克服诸如集成难,稳定难,制造难等等几大问题。3.随着机器人技术的高速发展,普通环境下的机器人技术已趋于成熟,因此对能进行特殊环境如狭窄空间等作业的机器人的开发必将成为下阶段的开发重点。而微小型机器人拥有对环境更高的适应性,同时也能够将机器人仿生推向更为成熟的境界,所以对于微小型四足机器人的研究可谓迫在眉睫。

技术实现要素:

4.为了克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种四足机器人转弯控制方法及系统。5.为实现上述目的,本发明提供了如下方案:6.一种四足机器人转弯控制方法,其特征在于,包括:7.构建四足机器人模型;所述四足机器人模型包括机架、左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和多个舵机;所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均与所述机架连接,所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均由独立的所述舵机进行运动控制;8.若左转为目标转向方向,则控制所述舵机转动,使所述左后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述左前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述右后腿进入摆动相,并当所述右后腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,当所述右前腿进入支撑相后,所述右前腿进入摆动相,并当所述右前腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的左转;9.若右转为目标转向方向,则控制所述舵机转动,使所述右后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述右前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述左后腿进入摆动相,并当所述左后腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,当所述左前腿进入支撑相后,所述左前腿进入摆动相,并当所述左前腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的右转。10.优选地,所述控制所述舵机转动,包括:11.选取足端对于腿的固支端坐标系下的位置函数;所述位置函数包括第一角度和第二角度;12.根据所述位置函数构建足端的坐标值函数;所述坐标值函数的公式为:其中,y为所述足端的纵向坐标值;x为所述足端的横向坐标值;l1为所述固支端到所述膝关节结构的长度;l2为所述膝关节结构到所述足端的长度;θ1为所述第一角度;θ2为所述第二角度;13.根据所述位置函数和足端速度构建雅克比计算式;14.对所述雅克比计算式进行求导,得到所述足端的坐标系中的速度矩阵;15.根据所述速度矩阵进行旋转变换,得到所述足端在基坐标系下的速度;16.根据所述足端在基坐标系下的速度确定第一雅克比矩阵;17.对所述第一雅克比矩阵进行求导,得到第二雅克比矩阵;18.根据所述第二雅克比矩阵和所述坐标值函数确定所述第一角度的数值和所述第二角度的数值;19.根据所述第一角度的数值和所述第二角度的数值确定所有的足端位置点所组成的足端运动空间;20.基于所述坐标值函数、所述固支端到所述膝关节结构的长度、所述膝关节结构到所述足端的长度对所述足端运动空间进行运动空间约束,得到各个单腿足端的工作空间;21.根据各个所述工作空间控制对应的所述舵机进行转动。22.优选地,所述足端在基坐标系下的速度的公式为:23.其中,为所述速度;s1为sinθ1;s12为sin(θ1+θ2);c1为cosθ1;c12为cos(θ1+θ2)。24.优选地,所述第一雅克比矩阵的公式为:其中,j(θ)为所述第一雅克比矩阵。25.优选地,所述第二雅克比矩阵的公式为:其中,a为加速度。26.一种四足机器人转弯控制系统,包括:27.机器人组建单元,用于构建四足机器人模型;所述四足机器人模型包括机架、左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和多个舵机;所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均与所述机架连接,所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均由独立的所述舵机进行运动控制;28.第一控制单元,用于当左转为目标转向方向时,控制所述舵机转动,使所述左后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述左前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述右后腿进入摆动相,并当所述右后腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,当所述右前腿进入支撑相后,所述右前腿进入摆动相,并当所述右前腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的左转;29.第二控制单元,用于当右转为目标转向方向时,控制所述舵机转动,使所述右后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述右前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述左后腿进入摆动相,并当所述左后腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,当所述左前腿进入支撑相后,所述左前腿进入摆动相,并当所述左前腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的右转。30.根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:31.本发明提供了一种四足机器人转弯控制方法及系统,使得腰部刚化的机器人转弯半径由原来的分米级别降为厘米级别,同时转弯一圈所需时间缩短为原来的十分之一,以左转为例,左后腿膝盖始终与地面接触,形成一个支点,通过右前腿和右后腿的配合,使得身体做以左后膝盖和地面接触点为轴的定轴转动,大大减小了转弯半径。附图说明32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。33.图1为本发明提供的实施例中的四足机器人转弯控制方法的流程图;34.图2为本发明提供的实施例中的前肘后膝型四足机器人正视机构示意图;35.图3为本发明提供的实施例中的左转时四肢机构运动示意图;36.图4为本发明提供的实施例中的两种步态下的相位信号图;37.图5为本发明提供的实施例中的足端运动轨迹图;38.图6为本发明提供的实施例中的单腿坐标系图;39.图7为本发明提供的实施例中的单腿各关节坐标系图;40.图8为本发明提供的实施例中的机器人后肢单腿足端工作空间示意图;41.图9为本发明提供的实施例中的机器人前肢和后肢坐标系分布示意图;42.图10为本发明提供的实施例中的转弯过程一个周期内腿部运动示意图;43.图11为本发明提供的实施例中的机器人重心位置与支点三角形示意图;44.图12为本发明提供的实施例中的动态行走过程中四足机器人的力分布示意图;45.图13为本发明提供的实施例中的转弯流程图。具体实施方式46.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。47.在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。48.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤,而是可选地还包括没有列出的步骤,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。49.本发明的目的是提供一种四足机器人转弯控制方法及系统,能够减小机器人的转弯半径。50.为了减小四足机器人的尺寸,本发明尽可能的减少驱动单元的数量,考虑到动物的腿部肌肉是具有高效储能的功能,能够在空间较小的限制下实现较大的伸展运动,所以本实施例不能减少腿部机构的自由度,因此本实施例将四足机器人的腰部进行刚化处理,借鉴轮式机器人差速转弯步态的设计思路,实现腰部刚化的腿足式机器人转弯运动控制。51.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。52.图1为本发明提供的实施例中的四足机器人转弯控制方法的流程图,如图1所示,本发明提供了一种四足机器人转弯控制方法,其特征在于,包括:53.步骤100:构建四足机器人模型;所述四足机器人模型包括机架、左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和多个舵机;所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均与所述机架连接,所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均由独立的所述舵机进行运动控制;54.步骤201:若左转为目标转向方向,则控制所述舵机转动,使所述左后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述左前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述右后腿进入摆动相,并当所述右后腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,当所述右前腿进入支撑相后,所述右前腿进入摆动相,并当所述右前腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的左转;55.步骤202:若右转为目标转向方向,则控制所述舵机转动,使所述右后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述右前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述左后腿进入摆动相,并当所述左后腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,当所述左前腿进入支撑相后,所述左前腿进入摆动相,并当所述左前腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的右转。56.图2为本发明提供的实施例中的前肘后膝型四足机器人正视机构示意图,如图2所示,四足机器人主要机构为机架(长方形方块所示)和腿(钝角型线段结构所示),其中所述腿由四条腿组成,分为左前腿、左后腿、右前腿和右后腿,每条腿的自由度数目不做限制,机架中间腰部为刚体,没有自由度。所述足端底面为弧形,足部与地面的接触方式为线接触。57.驱动装置包括舵机和向舵机提供动力的电源,电源为锂电池。58.图3为本发明提供的实施例中的左转时四肢机构运动示意图,如图3所示,本实施例以左转为例,说明腰部刚化的四足机器人运动控制方法:59.左转时,左后腿膝关节置于最低处并保持静止,左前腿处于悬空静止状态,右前腿和右后腿保持行走时的walk步态,具体机构运动简图如图3所示。60.图4为本发明提供的实施例中的两种步态下的相位信号图,如图4所示,横轴为时间轴,纵轴为四条腿(左前腿fl、右前腿fr、左后腿hl、右后腿hr),黑色加粗线段代表对应腿处于摆动相,其余表示未处于摆动相。在walk步态步长周期内,四条腿依次进入摆动相,即左后腿hl先进入摆动相,其余三条腿保持支撑相,用以维持机器人整体的稳定性;当右后腿从摆动相进入支撑相时,右前腿fr进入摆动相,其余三条腿保持支撑相,以此类推,右后腿hr、左前腿fl依次进入摆动相。经过一个上述步长周期后,机器人整体向前移动一定距离。而在左转步态内,如上述得知,左前腿和左后腿处于悬空的状态,即没有摆动相。因此只有右前腿和右后腿运动。61.图5为本发明提供的实施例中的足端运动轨迹图,如图5所示,其中点状阴影部分是机器人的足端运动空间图,内部封闭曲线围成的区域是机器人足端的运动范围,最中心黑色的曲线为基于贝塞尔曲线拟合得到的机器人的摆动相轨迹线:在这个轨迹条件下,机器人能够有一个较大的步长,进一步在转弯时一个周期内能有一个较大的转弯角度,提高效率。62.机器人的运动主要依靠各腿间的相互配合实现,单腿运动主要指各关节运动,尤其是指足端在单腿参考坐标系下的位姿变化,即各关节原点在参考系下的位置和构件相对于坐标轴的角度变化,对于足式机器人而言,各关节角度可以通过传感器测得,如何根据关节角度和已知的各连杆长度(设计时已知连杆长度)得到足端的位姿,是正运动学所研究的问题,也是机器人运动过程中所必须的,因为只有实时检测到各腿当前的姿态,才能做出合理的运动规划,保证躯体平衡稳定和正常步态行走。逆运动学研究的是根据步态需求规划出各腿末端的连续位姿轨迹(相对于体坐标系或者相对于对应的单腿坐标系),并控制各关节运动来实现期望轨迹的问题。因此,运动学是机器人运动控制的基础。63.本实施例中的前肘后膝型机器人单腿可看作开链式串联,考虑将躯干作为基座,单腿相对于躯干的运动学分析可以借鉴现有的分析方法。denavit j.和hartenberg r.s.所提出的d-h参数法是目前串联机器人领域使用最为广泛的方法,该方法可以解决任意维数自由度的串联机构正运动学。64.具体的,d-h法求解正运动学,旨在由机器人坐标系到视觉坐标系的转换。后肢后腿的结构利于用d-h法求解,建立后腿的坐标系图,为每个连杆建立固连坐标系,坐标系间用4阶方阵的齐次变换矩阵来描述相对位置和姿态。定义各转轴线为对应连杆坐标系轴zi,xi轴沿zi指向zi+1,yi轴由右手法则确定,建立各坐标系如图6所示。其中,x和y代表绝对坐标系中的坐标轴,x1,y1,x2,y2代表单腿坐标系中坐标轴,l1,l2分别代表连杆1和连杆2.65.根据d-h方法定义如下参数:关节变量θi(i=1,2,3,4)定为xi轴绕zi轴按右手法则转动后偏离xi-1的角度,连杆长度ai为zi和zi+1之间公垂线的长度,就是单腿连杆系统中的连杆长度;连杆转角αi为zi按右手法则绕xi转向zi+1的角度;连杆偏距di定义为从xi-1与zi的交点到i与zi交点的有向距离。得到变换矩阵如下:[0066][0067]其中,c代表cos,s代表sin。[0068]参考坐标系i相对于坐标系i-1变换在d-h方法中的一般表示,在建立坐标系后,本实施例得到了下面的各坐标系转换矩阵:[0069][0070][0071][0072]从而可得到末端连杆坐标系相对于躯干单腿基坐标系的变换矩阵:[0073][0074]由于末端点在末端坐标系中的表示固定不变,由此当知道各转动角度值后,就可得到末端的基于固定系的坐标和位姿,由此构建了单腿的正运动学方程。[0075]本实施例中应用的是逆运动学的求解,由于利用d-h法求解逆运动学涉及到对矩阵的求逆,虽然求解算法成熟,思路清晰,完全可以实现四足机器人的运动求解。但是,在过程推导中矩阵乘法涉及较多0和1的计算,严重浪费计算时间,对于实际编程有较大的困难。所以针对本实施例所设计的机器人逆运动学求解使用几何解析法来进行计算,比d-h法更为直观。[0076]图7为本发明提供的实施例中的单腿各关节坐标系图,如图7所示,本实施例中是先得到末端对于腿的固支端坐标系下的位置函数,函数参数选择为θ1和θ2。[0077]图7所示θ1和θ2为函数参数具体代表值。由此本实施例建立了末端的坐标值函数:[0078]式子就是所求的单腿正运动学方程,它表征了关节角度到末端位置的映射关系。在四足机器人中,要实现精确控制,不仅要知道单腿足端相对于机器人的位置,还需要得到足端速度和机体速度的关系。为了得到单腿关节速度到足端速度的映射关系,需要求取雅克比矩阵j(θ),其中[0079]对式子两端求导,并对得到的末端坐标系中的速度矩阵进行旋转变换,整理之后可得到末端在基坐标系下的速度:[0080][0081]整理矩阵得到雅克比矩阵j(θ):[0082][0083]当需要知道关节加速度到足端加速度a的映射关系时,对式子两边再次求导,将得到形如的雅克比矩阵。[0084]拟运动学求解,首先将足端的坐标函数等式左右同时平方想加,整理得到:[0085][0086]将和这样既可求解出该结果在求解过程中会产生两个结果,但由于之前本实施例限制了关节转动的角度,本实施例可以通过结构减少一个解的存在。计算出θ1的具体之后,带入足端坐标方程中,既可求解出θ2的值。[0087]对于任意的θ1,θ2组合,可以得到对应的足端位置,这里的运动空间就是所有的足端位置点的集合这一部分是为了确定足端运动空间,在此基础上选择合理的曲线作为足端轨迹,最终得到如图5所示的足端运动轨迹曲线。[0088]这样,本实施就完成了逆运动学的求解。[0089]进一步地,单腿工作空间是机器人末端执行器(足端)在运动过程中能到达的所有点组成的集合。因此在足端轨迹规划时,必须考虑运动空间的约束,根据躯干高度、抬腿高度、运动速度和运动幅度等要求在运动空间中规划合理的通径。由运动学分析可以看出,机器人单腿运动的内外摆方向(即躯干的横滚方向)和俯仰方向能够解耦,在规划足端空间轨迹时,可以通过计算映射为单腿xoy平面的轨迹规划。因此,针对xoy平面内的工作空间分析是足端轨迹规划的基础。[0090]在本实施例中,机器人单腿主动自由度为2,其足以保证xoy平面的运动,由于之前本实施例确定了关节的转动角度和具体构件的长度,所以将函数方程输入matlab中求解得到了后肢单腿的足端工作空间,如图8所示,前肢与后肢同理,故不再赘述。[0091]优选地,所述控制所述舵机转动,包括:[0092]选取足端对于腿的固支端坐标系下的位置函数;所述位置函数包括第一角度和第二角度;[0093]根据所述位置函数构建足端的坐标值函数;所述坐标值函数的公式为:其中,y为所述足端的纵向坐标值;x为所述足端的横向坐标值;l1为所述固支端到所述膝关节结构的长度;l2为所述膝关节结构到所述足端的长度;θ1为所述第一角度;θ2为所述第二角度;[0094]根据所述位置函数和足端速度构建雅克比计算式;[0095]对所述雅克比计算式进行求导,得到所述足端的坐标系中的速度矩阵;[0096]根据所述速度矩阵进行旋转变换,得到所述足端在基坐标系下的速度;[0097]根据所述足端在基坐标系下的速度确定第一雅克比矩阵;[0098]对所述第一雅克比矩阵进行求导,得到第二雅克比矩阵;[0099]根据所述第二雅克比矩阵和所述坐标值函数确定所述第一角度的数值和所述第二角度的数值;[0100]根据所述第一角度的数值和所述第二角度的数值确定所有的足端位置点所组成的足端运动空间;[0101]基于所述坐标值函数、所述固支端到所述膝关节结构的长度、所述膝关节结构到所述足端的长度对所述足端运动空间进行运动空间约束,得到各个单腿足端的工作空间;[0102]根据各个所述工作空间控制对应的所述舵机进行转动。[0103]所述足端在基坐标系下的速度的公式为:[0104]其中,为所述速度;s1为sinθ1;s12为sin(θ1+θ2);c1为cosθ1;c12为cos(θ1+θ2)。[0105]所述第一雅克比矩阵的公式为:其中,j(θ)为所述第一雅克比矩阵。[0106]所述第二雅克比矩阵的公式为:其中,a为加速度。[0107]图13为本发明提供的实施例中的转弯流程图,如图13所示,本实施例首先连接好各装置,再向主控装置的微控制单元下载控制程序,接通电源,使四足机器人启动,随后控制舵机转动。[0108]图10给出了机器人前肢、后肢坐标系分布,当机器人向左转弯时,在图10中即为垂直屏幕向里转弯,下面对转弯过程中舵机具体运动角度进行叙述:[0109]首先说明,在这里对转弯进行叙述是本实施例机器人的腿足部分有两个自由度,即需要两个舵机进行驱动,两个舵机分别控制大腿和小腿的运动。但是需要注意的是,对于任意能够完成摆动-支撑状态转换的腿足机构,都是本实施例保护的范围。[0110]以左转为例:[0111](1)在转弯过程中,首先,如图10左上角所示,左后腿膝关节降至最低点与水平地面接触(具体计算过程于上述单腿运动学相似),此后在转弯过程中始终保持此状态;左前腿在转弯过程中始终保持“拍击”地面的状态,这是为了使重心保持在足端三角形内,使得机器人不至于在转弯过程中翻倒,详见(3)。[0112](2)右后腿进入摆动相,向前迈(以图9为参照,右后腿舵机1逆时针转动使得θ1角度变大,与此同时右后腿舵机2顺时针转动使得θ2角度变小),如图10左中部和图10左下部所示(注意到这里摆动相足端运动轨迹为图5所示)。落地后进入支撑相。[0113](3)通过限制工作空间,也就是限制机器人每条腿舵机的摆动角度,来保证机器人重心始终位于足端三角形内的(图11中重心所在的三角形)。[0114]进一步地,为了提高机器人的稳定性,本实施例对左前腿的控制进行了一定的改进,左前腿在实际运动中并不会始终保持悬空的状态,而是会保持一种“拍击地面”的模态。例如,当当右前腿处于摆动相时,这是仅有两只腿与地面接触(右后腿和左后腿),因此这时本实施例通过改变左前腿相应舵机的角度,使得左前腿足端与地面接触,如此,就会有三只腿与地面相接触,同时由于右前腿处于摆动相,在右前腿与地面分离时,在冲量的作用下,地面会给足端一个地面反力,使得机器人重心向左后方移动,这时重心恰好会落在足端三角形中。[0115]前面分析了单腿动力学问题,当单腿处于摆动相时,可依据公式进行关节力矩控制。当单腿处于动态前进过程的支撑相时,需要将机器人作为整体考虑。由于机器人是含有多自由度的复杂多刚体系统,足端与地面的交互作用很难用精确的模型描述。以双腿支撑的动态平衡前进过程中的机器人为对象,建立连杆机构组成的简化模型,计算支撑腿的关节驱动力矩(力)。以lf和rh腿支撑躯干前进情况为例,假设足端和地面没有相对滑动,通过规划足端相对于单腿坐标系的向后移动实现躯干相对地面的前进运动,设前进加速度为a、机器人总质量为m,将单腿抽象为质量和惯量可忽略的连杆,则此过程的力分布情况如图12所示。[0116]根据重力平衡方程可知:[0117]n1+n2=-mg[0118]由前进方向的力平衡方程可得:[0119]f1+f2=ma[0120]lf和rh提供的前进力f1和f2与反作用力f1和f2互为反作用力,即摩擦力。这样可得到躯干在俯仰、横滚和偏航三个方向上的力矩平衡,这样得到三个方向上的力矩平衡方程。[0121]n1(l/2+x)=n3(l/2-x)+(f1+f3))h[0122]n1w/2=n3w/2[0123]f1w/2=f3w/2[0124]其中l为长轴方向上的长度,w为短轴方向上的长度,h为质心的高度,x和y分别为当前时刻足端位于基坐标下的坐标值。[0125]由这几个式子本实施例可以得到n1=n3和f1=f3,并结合上述式子,本实施例可以得到:[0126][0127]以单腿部为研究对象,lf足端受到的力f1和n1实际是由髋关节1和膝关节2所提供的,如果仅考虑关节2,根据当前时刻的力矩平衡得出关节驱动力矩t2为:[0128]n1l2cos(θ1-θ2)-f1l2sin(θ1-θ2)=t2[0129]同理求出关节1所需的关节驱动力矩t1:[0130]n1x-f1(h-y)=t1[0131]这样如果本实施例估计大体机器人的质量m:[0132]m机器人=m外壳+m电机+m铝合金+m电路板[0133]最终得到机器人重量大约为0.4kg,本实施例带入之前的力矩方程求得最大值为0.2n·m,此值便可以指导本实施例电机的选择。[0134](4)右后腿进入支撑相后,右前腿进入摆动相,向前迈,与右后腿类似(以图9为参照,右后腿舵机3逆时针转动使得θ3角度变小,与此同时右后腿舵机4顺时针转动使得θ4角度变大),如图10左下角所示,落地后进入支撑相。需要注意的是,在右前腿处于摆动相时,右后腿处于支撑相,这时会发生图10中间下部的变化,即经过右前腿和右后腿一个周期后,两只腿相对于身体的角度等位置并未发生改变,只是向左偏转了一个角度。[0135](5)右前腿进入支撑相后,右后腿进入摆动相,重复上面的步骤,实现机器人的连续转弯。[0136]本实施例还提供了一种四足机器人转弯控制系统,包括:[0137]机器人组建单元,用于构建四足机器人模型;所述四足机器人模型包括机架、左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和多个舵机;所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均与所述机架连接,所述左前腿、所述右前腿、所述左后腿和所述右后腿均由独立的所述舵机进行运动控制;[0138]第一控制单元,用于当左转为目标转向方向时,控制所述舵机转动,使所述左后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述左前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述右后腿进入摆动相,并当所述右后腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,当所述右前腿进入支撑相后,所述右前腿进入摆动相,并当所述右前腿的足端接触地面后,所述右前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的左转;[0139]第二控制单元,用于当右转为目标转向方向时,控制所述舵机转动,使所述右后腿的膝关节结构置于水平面处并保持静止,所述右前腿的足端悬空,并按照预设时间间隔不断接触地面,所述左后腿进入摆动相,并当所述左后腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,当所述左前腿进入支撑相后,所述左前腿进入摆动相,并当所述左前腿的足端接触地面后,所述左前腿进入支撑相,以实现所述四足机器人模型的右转。[0140]本发明的有益效果如下:[0141](1)采用本实施例的转弯控制方法和系统后,腰部刚化的机器人转弯半径由原来的分米级别降为厘米级别,同时转弯一圈所需时间缩短为原来的十分之一。[0142](2)以左转为例,左后腿膝盖始终与地面接触,形成一个支点,这时通过右前腿和右后腿的配合,使得身体做以左后膝盖和地面接触点为轴的定轴转动,大大减小了转弯半径。[0143]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。[0144]本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。



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