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公开(公告)号：CN114750162B
公开(公告)日：2023-10-17
申请号：CN202210533708.8
申请日：2022-05-17
Applicant: 北京理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明提供了一种仿人机器人高动态运动质心柔顺控制方法，基于线性二次型调节器设计反馈控制器，计算质心动量二阶导的补偿量；对质心动量二阶导的补偿量积分，得到质心位置及动量的补偿量，将质心位置及动量的补偿量叠加到期望质心位置及动量上，对期望轨迹进行更新，求解得到的关节轨迹发送给机器人进行执行。本发明计算质心动量二阶导的补偿量，得到柔顺控制所需的反馈系数，有效减少对反馈系数进行调节的时间；本发明同时考虑质心线动量和角动量的变化量，实现对质心在移动方向及转动方向均进行柔顺控制，提高机器人高动态运动的稳定性。
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公开(公告)号：CN115070775A
公开(公告)日：2022-09-20
申请号：CN202210890454.5
申请日：2022-07-27
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开了一种基于关键模态分解和CPG的仿人机器人低姿匍匐全身运动规划方法，将直线低姿匍匐运动分解为四个关键运动模态，依据关键运动模态，对基于Hopf振荡器的CPG耦合网络进行参数确定和初始化，求解CPG耦合网络的数学模型，得到机器人右肩部俯仰关节、左肩部俯仰关节、右腿髋部俯仰关节、左腿髋部俯仰关节的矢状面关键运动轨迹；依据关键运动模态转换的相位与幅值，将矢状面关键运动轨迹映射为全身运动轨迹，全身运动轨迹由工控机发送给机器人各关节执行，实现仿人机器人的直线低姿匍匐运动。本发明基于匍匐运动关键模态分解和CPG耦合网络，实现了仿人机器人低姿匍匐全身协同运动的轨迹规划。
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公开(公告)号：CN110405762B
公开(公告)日：2020-09-25
申请号：CN201910660469.0
申请日：2019-07-22
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开了一种基于空间二阶倒立摆模型的双足机器人姿态控制方法，属于双足机器人运动控制技术领域。该方法将双足机器人上身姿态的控制映射到空间二阶倒立摆模型四个关节的控制上，实现了双足机器人姿态的耦合非线性控制，在简化机器人动力学模型的同时，保留了姿态角度的耦合与非线性特性，兼顾计算速度与控制精度，改善了双足机器人的平衡能力与动态特性，并提高了能量利用效率。
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公开(公告)号：CN111353119A
公开(公告)日：2020-06-30
申请号：CN202010223534.6
申请日：2020-03-26
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F17/10
Abstract: 本发明公开了一种基于轨道机械能的双足行走稳定性分析方法，选定当前步的双足机器人落脚点和相应的落脚周期，根据双足机器人轨道机械能的表达式计算出当前步的轨道机械能En；根据下一步的双足机器人落脚点和相应的落脚周期，根据双足机器人轨道机械能的表达式计算出下一步的轨道机械能En+1；根据En、En+1和能实现周期性稳定性走的目标机械能Etr构建稳定判断条件，若满足稳定判断条件，则说明双足机器人行走收敛于目标机械能，实现渐进稳定；若不满足上式则对当前位置Pn及其周期Tn进行优化；本发明基于原始的轨道能量并进行了改进，提出轨道机械能，利用轨道机械能引入质心运动速度方向和质心位置相对于ZMP的方向，可以用于表征外界扰动的大小及方向。
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公开(公告)号：CN111291831A
公开(公告)日：2020-06-16
申请号：CN202010150780.3
申请日：2020-03-06
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06K9/62
Abstract: 本发明提供了一种仿人机器人摔倒预测方法，采集机器人朝向不同方位摔倒和稳定时的状态数据，形成SVM训练数据集并训练得到SVM分类器；将机器人的状态数据输入训练好的SVM分类器，SVM分类器输出分类结果；在SVM分类器输出分类结果后的判断缓冲时间内，统计被判断为即将摔倒的周期占总控制周期数的比例，根据比例输出最终确定机器人摔倒预测结果。本发明获取训练数据集的方法简单且能够应用在机器人运动时的摔倒预测方法。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110244791B
公开(公告)日：2020-05-15
申请号：CN201910622271.3
申请日：2019-07-11
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D17/02
Abstract: 本发明公开了一种双足机器人足部力和力矩跟随控制方法，该方法设计了双弹簧阻尼模型，并用LQR优化方法设计力跟随控制器，实现了双足机器人足部受力和力矩的跟随；而足部期望受力、足部期望力矩由规划ZMP分配方法计算得到，最终使得双足机器人的ZMP跟随更好，且能够适应一定的不平整地面。本发明舍弃了传统的ZMP跟随以实现双足机器人稳定行走和不平整地面适应的控制方式，直接计算使机器人稳定行走的足部期望受力和受力矩，并直接控制实现足部受力和受力矩的跟随，从更加本质、更容易实现的方式进行稳定控制，控制响应更快，适应不平整地面的能力更强，而ZMP跟随效果很理想。
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公开(公告)号：CN110202580A
公开(公告)日：2019-09-06
申请号：CN201910571298.4
申请日：2019-06-28
Applicant: 北京理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开了一种扰动恢复的仿人机器人空间柔顺控制模型构建方法，包括姿态柔顺控制和高度柔顺控制，姿态柔顺控制的方法是：获取机器人上身相对于脚的角度θ，根据腿部的弹性阻尼模型计算出目标力矩τref，通过导纳控制，调节踝关节转动角度Δqankle来补偿真实测得的力矩τmeasure与τref的偏差，跟踪目标力矩τref，实现了姿态柔顺控制；高度柔顺控制的方法是：获取上身相对于支撑脚的高度，计算目标竖直方向力再计算出力传感器对小腿实际作用力 通过导纳控制，控制在每个控制周期内调整质心高度指令ΔH，并使质心高度回到Href；本发明实现机器人姿态柔顺和高度柔顺的结合，使机器人在受到外部冲击时(包括不平整地面对脚底的脉冲作用力)能够使身体位姿发生一定的偏移，以减小冲击力，防止机器人失稳。
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公开(公告)号：CN115070775B
公开(公告)日：2024-06-18
申请号：CN202210890454.5
申请日：2022-07-27
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开了一种基于关键模态分解和CPG的仿人机器人低姿匍匐全身运动规划方法，将直线低姿匍匐运动分解为四个关键运动模态，依据关键运动模态，对基于Hopf振荡器的CPG耦合网络进行参数确定和初始化，求解CPG耦合网络的数学模型，得到机器人右肩部俯仰关节、左肩部俯仰关节、右腿髋部俯仰关节、左腿髋部俯仰关节的矢状面关键运动轨迹；依据关键运动模态转换的相位与幅值，将矢状面关键运动轨迹映射为全身运动轨迹，全身运动轨迹由工控机发送给机器人各关节执行，实现仿人机器人的直线低姿匍匐运动。本发明基于匍匐运动关键模态分解和CPG耦合网络，实现了仿人机器人低姿匍匐全身协同运动的轨迹规划。
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公开(公告)号：CN115256400B
公开(公告)日：2024-05-28
申请号：CN202211034563.3
申请日：2022-08-26
Applicant: 北京理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开了机器人三自由度电驱动耦合关节的运动可行范围线性界定方法，由未超限电机转角向量对应的关节角向量构成运动可行关节角向量集合，将运动可行关节角向量集合沿任意关节的关节可行运动范围分层切片，得到数据切片子集并进行边缘检测，得到边缘可行切片集合；整合所有边缘可行切片集合，按所属近似平面分类，得到待拟合集合；对每一个待拟合集合进行内切平面拟合，求解拟合内切平面表达式；整合所有拟合内切平面表达式，得到耦合关节运动空间可行运动范围凸多面体半空间表达式，凸多面体半空间表达式的线性不等式用于机器人关节端的轨迹规划或轨迹优化。本发明能对耦合关节的耦合关系进行线性描述，最大程度的界定可行的线性运动范围。
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公开(公告)号：CN115256396B
公开(公告)日：2024-05-28
申请号：CN202211010867.6
申请日：2022-08-23
Applicant: 北京理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开了一种基于双层模型预测控制的双足机器人全向行走质心轨迹规划方法，上层MPC在满足ZMP稳定性约束和质心运动可行域约束的条件下，得到稀疏的质心运动轨迹和ZMP轨迹；下层MPC以跟踪上层稀疏轨迹为目标，得到密集质心位置运动轨迹；该密集轨迹经质心轨迹检测器判定无发散后，输出当前时刻的质心运动位置，供机器人使用。本发明采用变周期双层模型预测控制结构，兼顾了生成轨迹的准确性和实时性，通过质心轨迹检测可防止发散轨迹对机器人硬件造成损伤。
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