一种提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法及装置与流程

技术特征：
1.一种提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法，其特征在于,具体包括如下步骤：s1、获取初始化h、h
f
和h
r
，h
f
代表前腿足端的迈步高度，h
r
代表后腿足端的迈步高度，h代表前后腿足端的初始高度差；s2、检测d
f
、d
ff
、d
r
和d
rr
，d
f
、d
ff
、d
r
和d
rr
分别代表前后腿的足端到台阶边缘的距离；s3、根据d
f
和d
r
确定四足机器人在爬楼梯时的具体情况，基于具体情况确定步长d和迈步高度δh
f
、δh
r
；s4、根据(h,δh
f
,δh
r
,d)执行爬行步态周期运动序列；s5、更新h,h
f
,h
r
；s6、判断是否停止，若否，返回所述步骤s2，若是，进入下一步；s7、结束规划。2.根据权利要求1所述的静步态规划方法，其特征在于，在所述步骤s3中，选择最大步长为15cm，设定距离各级台阶边缘2cm外的区域为安全区域，当d
r
≤13cm，d
f
≤13cm时，前后腿均上台阶，当d
r
≤13cm，d
f
＞13cm时，后腿上台阶，当d
r
＞13cm，d
f
≤13cm时，前腿上台阶，当d
r
＞13cm，d
f
＞13cm时，前后腿均不上台阶。3.根据权利要求2所述的静步态规划方法，其特征在于，在前后腿均上台阶时，δh
f
＝h
f
，δh
r
＝h
r
，d＝min{15，d
ff
‑
2，d
rr
‑
2}；在后腿上台阶时，δh
f
＝0，δh
r
＝h
r
，d＝min{15，d
f
‑
2，d
rr
‑
2}；在前腿上台阶时，δh
f
＝h
f
，δh
r
＝0，d＝min{15，d
ff
‑
2，d
r
‑
2}；在前后腿均不上台阶时，δh
f
＝0，δh
r
＝0，d＝min{15，d
f
‑
2，d
r
‑
2}。4.根据权利要求1所述的静步态规划方法，其特征在于，在爬楼梯过程中，所述四足机器人采用最佳爬行姿势进行运动，所述最佳爬行姿势具备以下四个条件：c1、所有腿均朝下楼梯的方向弯曲；c2、身体始终与前后腿的足端所形成的斜坡保持水平，令身体的偏转角度为α；c3、令身体的高度为h
o
；c4、前后腿的足端在水平面上投影间距保持不变。5.根据权利要求4所述的静步态规划方法，其特征在于，所述偏转角度α的计算公式为α＝arctan(h/l)，所述高度h
o
的计算公式为h
o
＝h h/2，h代表前后腿足端的高度差，h代表四足机器人位于水平面时身体距地面的高度，l代表前后腿的足端在水平面上的投影间距。6.根据权利要求4所述的静步态规划方法，其特征在于，在所述步骤s4中，一个爬行周期可以用爬行步态周期开始时的偏转角度α、爬行步态周期结束时的偏转角度α'、身体在爬行步态周期开始时的高度h
o
和身体在爬行步态周期结束时的高度h'
o
来描述，在一个爬行步态周期内，身体需要偏转的角度为：δα＝α
′‑
α，身体需要上升的高度为：δh
o
＝h
′
o
‑
h
o
。7.根据权利要求6所述的静步态规划方法，其特征在于，α＝arctan(h/l)，α'＝arctan[(h h
f
h
r
)/l]，h
o
＝h h/2，h'
o
＝h (h h
f
h
r
)/2,h代表前后腿足端的高度差，h代表四足机器人位于水平面时身体距地面的高度，l代表前后腿的足端在水平面上的投影间距，h
f
代表前腿足端的迈步高度，h
r
代表后腿足端的迈步高度。8.根据权利要求1所述的静步态规划方法，其特征在于，在所述步骤s4中，所述爬行步态周期运动序列包括三个重心调整阶段、四个腿摆动阶段和一个调整身体高度和俯仰角度的阶段，在抬起第二条前腿的同时调整身体的高度及俯仰角度。
9.根据权利要求8所述的静步态规划方法，其特征在于，所述四足机器人的迈步次序为右后腿－右前腿－左后腿－左前腿。10.根据权利要求1
‑
9所述的静步态规划方法，其特征在于，所述四足机器人采用横滚髋关节
‑
俯仰髋关节
‑
俯仰膝关节结构。11.一种提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划装置，其特征在于，包括中央处理器和存储装置，所述存储装置存储有能够被所述中央处理器运行的程序，所述中央处理器通过运行所述程序能够实现如权利要求1
‑
10中任一项所述的提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法。12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被中央处理器运行的程序，所述程序在被所述中央处理器运行的过程中能够实现如权利要求1
‑
10中任一项所述的提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法。

技术总结
本发明提出一种提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法及装置，提高四足机器人爬楼梯能力的静步态规划方法具体包括步骤：S1、获取初始化h、h


技术研发人员：梁斌 王学谦 王雅琪 叶林奇
受保护的技术使用者：清华大学深圳国际研究生院
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2021/10/23