基于串联弹性驱动器的带上身双足机器人平地行走方法

摘要

本发明属于机器人行走控制技术领域，尤其涉及一种基于串联弹性驱动器的带上身双足机器人平地行走方法，包括：在带上身双足机器人的上身和双腿之间分别安装串联弹性驱动器，所述串联弹性驱动器由电机与线性扭转弹簧串联而成；髋部串联弹性驱动器不仅支撑上身，并且以弹性势能为媒介完成能量补入，驱动机器人行走；以摆动腿落地碰撞以及驱动阶段时长作为事件，将机器人行走时的每一步依次分为两个驱动阶段和一个自由摆动阶段；通过事件驱动的状态机控制串联弹性驱动器的动作，实现对行走的控制；并通过调节电机预设驱动角度幅值、驱动阶段的时长、弹簧弹性系数来实现机器人的行走状态达到预设目标。

主权项

一种基于串联弹性驱动器的带上身双足机器人平地行走方法，其特征在于，包括：步骤1、在带上身双足机器人的上身和双腿之间分别安装串联弹性驱动器，所述串联弹性驱动器由电机与线性扭转弹簧串联而成，电机固定在上身，电机的转动输出端与扭转弹簧的一端连接，连接处与上身的夹角定义为电机驱动角度，扭转弹簧的另一端与腿相连；在双腿的脚底分别安装有开关式传感器；步骤2、将机器人行走时的双腿分别定义为摆动腿和支撑腿，将机器人行走时的每一步依次分为两个驱动阶段和一个自由摆动阶段；第一阶段：上一步的摆动腿即当前步的支撑腿与地面发生碰撞时，两个电机开始匀速转动，支撑腿对应的电机驱动角度从正的预设驱动角度变为零，摆动腿对应的电机驱动角度从零变为负的预设驱动角度；第二阶段：支撑腿对应的电机停止转动，摆动腿对应的电机反向匀速转动，摆动腿对应的电机驱动角度从负的预设驱动角度变为正的预设驱动角度；第三阶段：两个电机均停止转动，直到摆动腿与地面发生碰撞后返回到第一阶段，摆动腿和支撑腿互换角色；步骤3、当机器人的行走状态未达到预设目标时，则调节预设驱动角度；步骤4、当仅调节预设驱动角度无法使机器人的行走状态达到预设目标时，则调节两个驱动阶段的时长；步骤5、当无论如何调节预设驱动角度大小以及驱动阶段的时长，均不能使得机器人的行走状态达到预设目标，则调节弹簧的弹性系数，直到机器人的行走状态达到预设目标。