仿人双足机器人步态切换控制系统及控制方法

摘要

本发明涉及一种基于磁流变技术的仿人机器步态切换控制系统及控制方法，所述控制系统包括多个柔顺控制器，所述柔顺控制器包括磁流变单元、长度调节单元和反馈回路单元。所述步态切换方法将事先规划好的走路(跑步)的末状态和跑步(走路)的初状态插值成连续光滑可导的曲线，同时，在线反复优化计算步态切换瞬间关节的运动轨迹，通过控制柔顺控制器活塞的往复运动，改变机器人杆件的质心位置、速度和加速度，当机器人有向前倾倒的趋势时，使前腿伸长，后腿缩短，机器人质心调后；当机器人有向后倾倒的趋势时，使前腿缩短，后腿伸长，机器人质心调前，控制机器人的稳定性，实现机器人走路、跑步间的自由切换。

主权项

一种仿人双足机器人步态切换控制系统，包括至少一个柔顺控制器，所述柔顺控制器连接机器人大腿、小腿、躯干或其它关节杆件的上部与下部，其特征在于：所述柔顺控制器包括长度调节单元、和反馈回路；所述长度调节单元包括固定于所述机器人关节杆件上部(1)底端的法兰盘(2)，固定于所述机器人关节杆件下部(10)顶端的隔磁铜罩(4)及设于所述隔磁铜罩(4)内的磁流变单元、吸盘(6)及电磁阀(5)；所述磁流变单元包括缸体(7)、配置于缸体(7)内的活塞(9)、连接于活塞(9)顶部的活塞杆(3)以及绕制于缸体上的励磁线圈(8)，所述缸体(7)内设有磁流变液；所述缸体(7)的底端固定于所述隔磁铜罩(4)底部，所述电磁阀(5)固定于所述隔磁铜罩(4)的顶部，所述电磁阀(5)和隔磁铜罩(4)顶部的中心处均设有开孔，所述活塞杆(3)经所述开孔穿出后连接所述法兰盘(2)；所述吸盘(6)固定于所述活塞杆(3)上，且位于所述缸体顶端和电磁阀之间；所述反馈回路包括位移传感器(11)、加速度传感器(12)，控制器和检测控制电路；所述位移传感器和加速度传感器设于所述法兰盘的中心处，通过信号线与所述控制器相连，所述控制器通过控制线与励磁线圈相连；所述控制检测电路用于处理所述位移传感器和加速度传感器检测到的信号，并转化为标准的电流或者电压信号，所述控制器根据所述电流或者电压信号发出控制指令改变所述励磁线圈中的励磁电流和所述电磁阀的控制电流，从而改变所述磁流变液的阻尼和电磁阀的磁场。