一种轮腿复合式移动平台步态控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102841605102841605B(45)授权公告日2014.12.31(21)申请号201210339690.4CN101850795A,2010.10.06,全文.CN102616297A,2012.08.01,全文.(22)申请日2012.09.14审查员徐东亮(73)专利权人中国人民解放军国防科学技术大学地址410073湖南省长沙市砚瓦池正街47号中国人民解放军国防科学技术大学机电工程与自动化学院自动化研究所(72)发明人谢海斌王奇史美萍戴斌程子龙朱效洲马磊黄安琪(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所43008代理人周长清(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)(56)对比文件US4265326A,1981.05.05,全文.JP2009-107035A,2009.05.21,全文.CN202320579U,2012.07.11,全文.权权利要求书3页利要求书3页说明书8页说明书8页附图9页附图9页(54)发明名称一种轮腿复合式移动平台步态控制方法(57)摘要本发明公开了一种轮腿复合式移动平台步态控制方法，其步骤为：(1)初始模态：建立运动模态选择函数mode(θ1，θ2，...，θn)、单腿运动模态选择函数legmode(ε1，ε2，ε3，ε4)；(2)通过传感器实时采集路况上障碍物信息，分析判断后利用运动模态选择函数mode(θ1，θ2，...，θn)、单腿运动模态选择函数legmode(ε1，ε2，ε3，ε4)选择移动平台的行走姿态；(3)由现有行走姿态切换至步骤(2)中所选择的行走姿态。本发明具有原理简单、能够提高轮腿移动平台操控性和控制精准度、增强其适应能力等优点。CN102841605BCN1028465BCN102841605B权利要求书1/3页1.一种轮腿复合式移动平台步态控制方法，其特征在于，步骤为：(1)初始模态：建立运动模态选择函数mode(θ1，θ2，...，θn)、单腿运动模态选择函数legmode(ε1，ε2，ε3，ε4)；(1.1)运动模态选择函数mode(θ1，θ2，...，θn)：当mode(Θ)函数值取1时，轮腿复合式移动平台选用轮式模态前进；当mode(Θ)函数值取2时，轮腿复合式移动平台选用腿式模态前进；当mode(Θ)函数值取3时，轮腿复合式移动平台选用轮腿复合模态前进；(1.2)单腿运动模态选择函数legmode(ε1，ε2，ε3，ε4)：ε1＝1，2，3，4，以表示轮腿复合式移动平台左前腿将采用1，2，3，4简单步态；ε2＝1，2，3，4，以表示右前腿将采用相应简单步态；ε3＝1，2，3，4，以表示左后腿将采用相应简单步态；ε4＝1，2，3，4，以表示右后腿将采用相应简单步态；其中，后腿步态1主要用于轮腿复合式移动平台低姿轮式高速前进，后腿步态2主要用于轮腿复合式移动平台高姿轮式避障前进，后腿步态3主要用于轮腿复合式移动平台在非结构化地形条件下轮式变结构适应性通行，后腿步态4主要用于轮腿复合式移动平台在复杂地形下腿式前进；前腿步态1主要用于轮腿复合式移动平台低姿轮式高速前进，前腿步态2主要用于轮腿复合式移动平台高姿轮式避障前进，前腿步态3主要用于轮腿复合式移动平台在非结构化地形下轮式变结构适应性通行，前腿步态4主要用于机器人在复杂地形下腿式前进；(2)通过传感器实时采集路况上障碍物信息，分析判断后利用运动模态选择函数mode(θ1，θ2，...，θn)、单腿运动模态选择函数legmode(ε1，ε2，ε3，ε4)选择移动平台的行走姿态；(3)由现有行走姿态切换至步骤(2)中所选择的行走姿态。2.根据权利要求1所述的轮腿复合式移动平台步态控制方法，其特征在于：所述步骤(1.1)中将轮式模态分为低姿轮式模态、高姿轮式模态以及适应性轮式模态，其选择由姿态选择函数wheelmode(δ1，δ2，...，δn)来实现；当wheelmode(Θ)的函数值取1时，采用低姿轮式；当wheelmode(Θ)的函数值取2时，采用高姿轮式；当wheelmode(Θ)的函数值取3时采用适应性轮式。3.根据权利要求1所述的轮腿复合式移动平台步态控制方法，其特征在于，在所述步骤(1.2)对单腿步态建立的步骤为：(1.2.1)先定义移动平台的坐标系，以移动平台的质心为原点，沿移动平台的纵轴指向头部方向为X轴，沿移动平台横轴指向左手边方向为Y轴，根据右手坐标准则确定Z轴；依据上述坐标系，设定姿态角αij，i＝1，2，3，4；j＝1，2，3，其中i为腿的标示符，1表示左前腿、2表示右前腿、3表示左后腿、4表示右后腿；j为关节标示符，1表示髋关节横向摆动角、2表示髋关节纵向摆动角、3表示膝关节纵