基于双平衡控制机制的仿人足球机器人全向踢球方法

摘要

本发明提供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，根据距离代价值和角度代价值确定具有最小代价的踢球点，并控制机器人行走至该踢球点；机器人身体重心的转移，同时利用三次样条插值法进行足部空间轨迹的规划，即可获得机器人每个时刻足部运动的参考位姿；由上述得出的参考位姿利用逆运动学知识计算出机器人各个关节的角度；采用基于质心和陀螺仪反馈的双平衡机制维持机器人在踢球过程中稳定性。本发明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，在仿人机器人踢球过程中，利用质心和陀螺仪反馈双平衡机制实现机器人的全向踢球。相比现有技术，本发明的机器人踢球方法具有稳定性好、执行效率高的优点。

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身体在的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。