本發明提供了一種雙足機器人落腳位置控制系統與方法，1)利用路徑規劃算法規劃可行無碰撞路徑；2)根據雙足機器人步長約束、運動能力、腳的尺寸與中心偏移，確定擺動腳的可落腳區域；3)模糊處理確定機器人的具體落腳位置。本發明能夠實現雙足機器人路徑規劃結束后執行具體行走動作時，選擇路徑兩側合適的落腳位置；具有簡單易實現、計算負荷小、速度快、發揮不同雙足機器人的極限運動能力、使得雙足機器人運動更加靈活等優點。

技術領域

本發明屬于雙足機器人技術領域，具體涉及一種雙足機器人落腳位置控制系統與方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，機器人的種類越來越多，應用范圍越來越廣。雙足機器人是集機械、傳感、電子、控制、人工智能、仿生學等多學科于一體的綜合型機電一體化平臺。雙足機器人具有仿人型的結構，易于實現大部分人類動作，甚至更加適合完成一些災難救援、家庭服務、航空航天等領域的任務。雖然雙足機器人在走、跑、跳等方面成果顯著，在直線行走、平衡調整、模塊化管理等控制方面取得了較大的進展，但相比于其它類型機器人或其所模仿的人類等的智能化和自主運動還有較大的差距。尤其是在所處環境中已知從起始地點到任務地點的路徑后，雙足機器人具體邁步后的足部落腳位置的選擇尤為重要，直接影響機器人跟隨路徑能力、靈活性、行走平衡和穩定等性能。

現有技術根據雙足機器人結構約束與運動能力預先排列組合建立10-50個擺動腳相對于支撐腳的可落腳位置，組合成為1-3個集合，這樣在橫坐標方向、縱坐標方向和轉角方向嚴重限制了雙足機器人在某一時刻某種環境下可能邁出的其它步伐，只將落腳位置限定在了這些固定的選項中，不利于雙足機器人靈活運動。另外，在固定的集合中選擇落腳位置時就已經決定了雙足機器人非自主非智能的特點，有些方法在確定從起始位置到達目標位置的規劃路徑時，落腳位置其實也就隨之確定了下來，不存在選擇可變落腳位置的過程。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種雙足機器人落腳位置控制系統與方法，在路徑規劃后，模糊處理確定機器人的具體落腳位置，落腳位置可變，保證機器人落腳時的靈活性和穩定性。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種雙足機器人落腳位置控制系統，包括激光雷達或視覺傳感器、陀螺儀、六維力傳感器以及工控機，工控機中的模糊控制器以x_sd、x_en，y_sd、y_en，θ_sd、θ_pt分別作為輸入量，進行模糊處理，得到在可落腳區域內擺動腳的具體落腳位置；其中：x_sd、y_sd為六維力傳感器獲取的雙足機器人支撐腳的實時位置，x_en、y_en為激光雷達或視覺傳感器獲取的障礙物在機器人本體坐標系中的位置，θ_sd為陀螺儀獲取的雙足機器人初始偏航角，θ_pt是利用當前路徑節點和下一步相關聯的路徑節點組成的直線與世界坐標系x軸的夾角。

上述技術方案中，所述其中：x_pt、y_pt為距離當前支撐腳位置最近的路徑節點，x_pt+1、y_pt+1為當前擺動腳落腳后距離落腳位置最近的路徑節點，x_next、y_next為可落腳范圍內擺動腳的具體落腳位置，x_i、y_i為路徑節點。

一種雙足機器人落腳位置控制方法，規劃通行路徑，根據雙足機器人步長約束、運動能力、腳的尺寸與中心偏移，確定擺動腳的在通行路徑上的可落腳區域，模糊處理確定機器人的具體落腳位置。

進一步，所述模糊處理包括模糊化、模糊規則推理以及去模糊化。