主权项 |
一种基于双平衡控制机制的仿人足球机器人全向踢球方法,其特征在于:包括踢球点选择机制、足部空间轨迹规划、关节角度计算和双平衡控制机制,步骤一,踢球点选择机制:以球为圆心、目标偏移TOffsetP为半径确定圆,该圆周上面的点均为可行的踢球点K1、K2……Kn,对其中若干个踢球点的踢球代价值KickCost进行分析;选取踢球代价值KickCost为最小值时的踢球点得到最小代价踢球点,并控制机器人A行走至该最小代价踢球点;步骤二,足部空间轨迹规划:由机器人A身体重心的转移,同时利用三次样条插值法进行足部三维空间轨迹的规划,以获得机器人A每个时刻足部运动的参考位姿;步骤三,关节角度计算:由步骤二得出机器人A每个时刻足部运动的参考位姿利用逆运动学知识计算出机器人A的膝盖处的关节角、踝关节的滚动角和俯仰角,以及股关节的偏摆角、滚动角和俯仰角;步骤四,双平衡控制机制:包括机器人A身体的倾斜角度的控制和机器人A髋关节的滚动和俯仰角速度变化的控制,采用基于质心平衡的方法,维持机器人A身体在X‑Y平面上的稳定同时控制机器人A身体的倾斜角度;采用陀螺仪反馈平衡机制对机器人A髋关节的滚动和俯仰角速度变化的控制;所述步骤四的双平衡控制机制包括以下步骤:步骤4a,机器人A身体的倾斜角度的控制:利用机器人A质心COM的投影必须在支撑多边形内部准则来维持自身稳定性;如果机器人A质心COM的投影不在支撑多边形内,将打开与支撑腿同侧的手臂直到机器人A质心COM的投影在支撑多边形内为止;利用PID控制机器人A身体在X、Y平面上的平衡性,对于机器人A整个身体在三维空间中稳定性,采用毕达哥拉斯定理控制踝关节的旋转角度;步骤4b,机器人A髋关节的滚动和俯仰角速度变化的控制:利用陀螺仪反馈控制,使用指数平滑迭代法弥补陀螺仪传感器信息的延迟,实现对机器人A髋关节的滚动和俯仰角速度变化的精确控制。 |