本發(fā)明涉及路徑規(guī)劃，尤其涉及一種基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、足部裝置。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，足式機(jī)器人以機(jī)身為參考系，當(dāng)處于擺動(dòng)相時(shí)，腳的速度大于機(jī)身速度往前擺動(dòng)，當(dāng)處于支撐相時(shí)，腳的速度小于機(jī)身前進(jìn)速度，因此在狀態(tài)切換時(shí)落腳點(diǎn)位置存在速度的不連續(xù)，機(jī)身速度越快，不連續(xù)越大，使得雙足機(jī)器人容易出現(xiàn)在快速行走中摔倒的現(xiàn)象。

2、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、足部裝置，旨在解決現(xiàn)有雙足機(jī)器人因?yàn)槁渥泓c(diǎn)規(guī)劃路徑不合理導(dǎo)致雙足機(jī)器人容易出現(xiàn)在快速行走中摔倒的問題。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，一種基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其中，包括：

4、獲取雙足機(jī)器人的起足點(diǎn)、落足點(diǎn)以及擺腿高度作為nurbs曲線的控制點(diǎn)；

5、基于所述控制點(diǎn)生成初始落足點(diǎn)軌跡曲線，對(duì)所述初始落足點(diǎn)軌跡曲線求一階導(dǎo)，得到實(shí)際落足點(diǎn)的速度；

6、將所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度進(jìn)行比較，當(dāng)所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度的誤差絕對(duì)值小于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，得到控制落足點(diǎn)軌跡曲線；

7、根據(jù)所述控制落足點(diǎn)軌跡曲線，控制雙足機(jī)器人擺動(dòng)腿的擺動(dòng)。

8、以下作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，但不作為對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過(guò)以下優(yōu)選的技術(shù)方案，可以更好地達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的和有益效果。

9、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其中，所述獲取雙足機(jī)器人的起足點(diǎn)、落足點(diǎn)以及擺腿高度具體包括：利用雙足機(jī)器人的狀態(tài)估計(jì)模塊獲取雙足機(jī)器人的起足點(diǎn)、落足點(diǎn)以及擺腿高度。

10、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其中，所述期望的落足點(diǎn)速度的獲取方法包括：

11、利用雙足機(jī)器人的狀態(tài)估計(jì)模塊獲取該雙足機(jī)器人狀態(tài)估計(jì)；

12、根據(jù)所述狀態(tài)估計(jì)得到機(jī)器人在起腳點(diǎn)世界坐標(biāo)和速度，期望的行走速度和行走周期時(shí)間預(yù)測(cè)得到在落腳點(diǎn)處機(jī)器人的世界坐標(biāo)位置和速度，將所述機(jī)身水平面移動(dòng)速度取反，縱軸速度取零，得到所述期望的落腳點(diǎn)腳的速度。

13、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其中，所述落足點(diǎn)規(guī)劃方法還包括：

14、將所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度進(jìn)行比較，當(dāng)所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度的誤差絕對(duì)值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，對(duì)所述控制點(diǎn)進(jìn)行更新；

15、基于所述更新后的控制點(diǎn)對(duì)初始落足點(diǎn)軌跡曲線進(jìn)行迭代，對(duì)迭代后的所述初始落足點(diǎn)軌跡曲線求一階導(dǎo)，得到實(shí)際落足點(diǎn)的速度；

16、將所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度進(jìn)行比較，當(dāng)所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度的誤差絕對(duì)值大于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，繼續(xù)對(duì)所述控制點(diǎn)進(jìn)行更新，利用更新后的控制點(diǎn)對(duì)初始落足點(diǎn)軌跡曲線進(jìn)行迭代，直到所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度的誤差絕對(duì)值小于等于所述預(yù)設(shè)值。

17、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其中，所述預(yù)設(shè)值為0.01m/s；所述nurbs曲線為三階nurbs曲線。

18、第二方面，一種基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃裝置，其中，包括：

19、獲取模塊，用于獲取雙足機(jī)器人的起足點(diǎn)、落足點(diǎn)以及擺腿高度作為nurbs曲線的控制點(diǎn)；

20、生成模塊，用于基于所述控制點(diǎn)生成初始落足點(diǎn)軌跡曲線，對(duì)所述初始落足點(diǎn)軌跡曲線求一階導(dǎo)，得到實(shí)際落足點(diǎn)的速度；

21、比較模塊，用于將所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度進(jìn)行比較，當(dāng)所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度小于等于期望的落足點(diǎn)速度時(shí)，得到控制落足點(diǎn)軌跡曲線；

22、控制模塊，用于根據(jù)所述控制落足點(diǎn)軌跡曲線，控制雙足機(jī)器人擺動(dòng)腿的擺動(dòng)。

23、第三方面，一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有一個(gè)或者多個(gè)程序，所述一個(gè)或者多個(gè)程序可被一個(gè)或者多個(gè)處理器執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)上述所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法中的步驟。

24、第四方面，一種終端設(shè)備，其中，包括：處理器和存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序；所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀程序時(shí)以實(shí)現(xiàn)如上述所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法中的步驟。

25、第五方面，一種用于第一方面所述雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法的足部裝置，其中，所述足部裝置包括依次連接的連接部件、踝關(guān)節(jié)電機(jī)、支撐件、足底部件；

26、所述連接部件與地面相反方向的一端與腿部進(jìn)行連接；所述支撐部件與所述足底部件接觸的表面分布多個(gè)壓力傳感器，所述足底部件內(nèi)嵌慣性測(cè)量單元，當(dāng)所述足部裝置行走時(shí)，所述壓力傳感器檢測(cè)抬腳與落腳時(shí)與地面的接觸壓力，由所述慣性測(cè)量單元檢測(cè)足部相對(duì)地面的加速度和角度。

27、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的足部裝置，其中，所述壓力傳感器呈一維矩陣排列。

28、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，通過(guò)將雙足機(jī)器人的落腳點(diǎn)相對(duì)于地面的速度與雙足機(jī)器人相對(duì)于地面速度相匹配，將雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)態(tài)和支撐態(tài)的結(jié)合，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)切換更加平順，從而提高機(jī)器人的行走速度。

技術(shù)特征：

1.一種基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其特征在于，所述獲取雙足機(jī)器人的起足點(diǎn)、落足點(diǎn)以及擺腿高度具體包括：利用雙足機(jī)器人的狀態(tài)估計(jì)模塊獲取雙足機(jī)器人的起足點(diǎn)、落足點(diǎn)以及擺腿高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其特征在于，所述期望的落足點(diǎn)速度的獲取方法包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其特征在于，所述落足點(diǎn)規(guī)劃方法還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)值為0.01m/s；所述nurbs曲線為三階nurbs曲線。

6.一種基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：

7.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有一個(gè)或者多個(gè)程序，所述一個(gè)或者多個(gè)程序可被一個(gè)或者多個(gè)處理器執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法中的步驟。

8.一種終端設(shè)備，其特征在于，包括：處理器和存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序；所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀程序時(shí)以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于nurbs曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法中的步驟。

9.一種用于權(quán)利要求1所述雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法的足部裝置，其特征在于，所述足部裝置包括依次連接的連接部件、踝關(guān)節(jié)電機(jī)、支撐件、足底部件；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的足部裝置，其特征在于，所述壓力傳感器呈一維矩陣排列。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于NURBS曲線的雙足機(jī)器人落足點(diǎn)規(guī)劃方法、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、足部裝置。所述方法包括：獲取雙足機(jī)器人的起足點(diǎn)、落足點(diǎn)以及擺腿高度作為NURBS曲線的控制點(diǎn)；基于所述控制點(diǎn)生成初始落足點(diǎn)軌跡曲線，對(duì)所述初始落足點(diǎn)軌跡曲線求一階導(dǎo)，得到實(shí)際落足點(diǎn)的速度；將所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度進(jìn)行比較，當(dāng)所述實(shí)際落足點(diǎn)的速度與期望的落足點(diǎn)速度的誤差絕對(duì)值小于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，得到控制落足點(diǎn)軌跡曲線；根據(jù)所述控制落足點(diǎn)軌跡曲線，控制雙足機(jī)器人擺動(dòng)腿的擺動(dòng)。采用落腳點(diǎn)相對(duì)于地面的速度與機(jī)器人相對(duì)于地面速度相匹配，將足式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)態(tài)和支撐態(tài)的結(jié)合，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)切換更加平順，從而提高機(jī)器人的行走速度。

技術(shù)研發(fā)人員：林建軍,魏躍進(jìn),王序進(jìn),王立揚(yáng),劉宇航,郭登極,許佼,黃偉達(dá),楊家豪,謝一鳴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10