力控四足机器人动态足底力分配方法

    专利查询2026-09-03  1


    本发明涉及机器人,具体涉及一种力控四足机器人动态足底力分配方法。


    背景技术:

    1、在力控四足机器人行走过程中,各个支腿需要动态分配足底的力,以确保机器人在移动时能够保持稳定。由于地面的性质可能会不断变化,力控四足机器人适应这些变化是一项挑战。比如:当力控四足机器人走在不平坦的地面上时,需要实时调整每个腿的力输出,以防止倾倒或滑倒。动态足底力分配方法不仅是力控四足机器人的一个核心技术,也是提升其在不确定环境中执行任务能力的重要手段。然而,当前动态足底力分配方法通常涉及复杂的物理模型和优化算法,导致计算延迟且不适合实时应用的问题。


    技术实现思路

    1、本发明所要解决的是当前动态足底力分配方法通常涉及复杂的物理模型和优化算法,导致计算延迟且不适合实时应用的问题,提出一种力控四足机器人动态足底力分配方法。

    2、为解决上述技术问题,本发明提出一种力控四足机器人动态足底力分配方法,该方法包括如下步骤:

    3、力控四足机器人动态足底力分配方法,包括步骤如下:

    4、步骤1、在支撑相下,将力控四足机器人动态足底力分配问题建模为带有约束的二次型优化问题模型,即:

    5、

    6、步骤2、通过引入松弛因子、与松弛因子成互补关系的乘子、以及与足底力的法向量成互补关系的乘子,将步骤1的优化问题模型转化为互补问题模型,即:

    7、

    8、其中,

    9、

    10、

    11、步骤3、利用互补问题求解算法对步骤2的互补问题模型进行求解,得到与松弛因子v成互补关系的乘子u和足底力x的法向量xn;

    12、步骤4、利用步骤3所得的与松弛因子v成互补关系的乘子u和足底力x的法向量xn计算足底力x的切向量xt,其中:

    13、

    14、步骤5、基于步骤4所得到的足底力x的法向量xn和步骤4所得到的足底力x的切向量xt,由此得到力控四足机器人动态足底力分配问题的解x,其中

    15、式中:f为目标函数;x为足底力,xn为足底力x的法向量,xt为足底力x的切向量;a为映射矩阵,a1为映射矩阵a的第一矩阵分块,a2为映射矩阵a的第二矩阵分块;s为躯干质心处的力跟随权重矩阵;w为惩罚矩阵,w1为惩罚矩阵w的第一矩阵分块,w2为惩罚矩阵w的第二矩阵分块;b为躯干质心处的力旋量;t为摩擦矩阵,tn为摩擦矩阵t的法向矩阵,tt为摩擦矩阵t的切向矩阵;v为松弛因子,y为与足底力x的法向量xn成互补关系的乘子,u为与松弛因子v成互补关系的乘子;m11为足底力x的法向量xn的第一互补系数,m12为与松弛因子v成互补关系的乘子u的第一互补系数,m21为足底力x的法向量xn的第二互补系数,m22为与松弛因子v成互补关系的乘子u的第二互补系数;q1为与足底力x的法向量xn成互补关系的乘子y的加数,q2为松弛因子v的加数。

    16、上述步骤3中的互补问题求解算法为模系矩阵分裂迭代方法、投影法或雅可比迭代方法。

    17、与现有技术相比,本发明在支撑相下,将力控四足机器人动态足底力分配问题建模为二次型优化问题模型,再引入松弛因子v及乘子u和y使优化问题模型转化为互补问题模型,降低计算复杂性,在较简化的计算下实现了求解力控四足机器人动态足底力分配,可实现在较短计算时间内得到解决方案,减少了一定的出错率,确保力控四足机器人动态足底力分配解的准确性。



    技术特征:

    1.力控四足机器人动态足底力分配方法,其特征是,包括步骤如下:

    2.根据权利要求1所述的力控四足机器人动态足底力分配方法,其特征是,步骤3中的互补问题求解算法为模系矩阵分裂迭代方法、投影法或雅可比迭代方法。


    技术总结
    本发明提出一种力控四足机器人动态足底力分配方法,在支撑相下,将力控四足机器人动态足底力分配问题建模为二次型优化问题模型,再引入松弛因子v及乘子u和y使优化问题模型转化为互补问题模型,降低计算复杂性,在较简化的计算下实现了求解力控四足机器人动态足底力分配,可实现在较短计算时间内得到解决方案,减少了一定的出错率,确保力控四足机器人动态足底力分配解的准确性。

    技术研发人员:张尚静,艾志伟,付奕臻,李培祺,张慕帆
    受保护的技术使用者:桂林航天工业学院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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