一种重型载人足式机器人线控转向系统的路感模拟方法

摘要

针对重型载人足式机器人线控转向系统的路感模拟方法，涉及一种增强其操纵临场感的方式。本发明是为了解决以电信号的方式操纵足式机器人转向过程中由于路感信息的缺失而造成操纵不准确的问题。本发明首先确定转向操纵方式；其次推导机器人转向过程中足-地力作用在重心处的理论力矩；然后通过腿部液压缸运动-力学模型解算各关节实际转矩并推导机器人转向过程中足-地力作用在重心处的解析力矩；最后采用滑模控制，使线控转向系统内的路感电机模拟出高保真的足-地接触力矩并反馈给驾驶员；利用本发明可以实时的还原出机器人与路面相互作用的接触信息，从而提高了驾驶员操纵机器人的稳定性及准确性。本发明适用于足式机器人的操纵技术领域。

主权项

一种重型载人足式机器人的线控转向系统的路感模拟方法，其特征在于，具体的模拟方法包括以下步骤：步骤1：基于机器人运动学方程，驾驶员通过操控方向盘的输出转角从而控制机器人进行对应转向半径的转向运动；步骤2：运动过程中通过单腿控制器对各个关节实际作用的力矩值进行求解，将关节力矩带回到运动控制单元模块内求解出足‑地接触力的解析解，再根据运动学方程规划出的足端位置坐标可推导出足‑地接触力作用在机体重心处的解析力矩；步骤3：建立足‑地接触力学的理论模型，根据机器人重心及足端的几何关系，推导出足‑地接触力作用在机体重心处的理论力矩；步骤4：建立滑模控制器，将足‑地接触力作用在机体重心处的解析力矩与理论力矩的差值定义为滑模函数，对其进行跟踪控制，使解析力矩值能更真实的还原出机器人行走过程中与路面之间的相互作用信息；步骤5：通过运动控制单元内的控制器将实时规划出的路感信息转换成控制指令，从而控制方向盘模块内的路感电机输出相应的转矩，再将此转矩信息通过转向轴及方向盘反馈给驾驶员，用来模拟足‑地接触信息，从而指导驾驶员更好的驾驶重型足式机器人。