浙江大学朱秋国获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利基于全身动力学模型的仿人机器人台阶地形行走方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119376424B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411465567.6,技术领域涉及:G05D1/49;该发明授权基于全身动力学模型的仿人机器人台阶地形行走方法是由朱秋国;俞一诺;吴俊设计研发完成,并于2024-10-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于全身动力学模型的仿人机器人台阶地形行走方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于全身动力学模型的仿人机器人台阶地形行走方法,包括:设计面向仿人机器人行走的非线性模型预测控制问题,其中合理地规划了系统状态、输入以及足端的参考轨迹,设计了机器人行走必需的等式约束与不等式约束,并将机器人落足点需落在可落足区域的约束作为不等式约束之一,使仿人机器人有能力行走在台阶地形上;最后,利用求解器实时地求解了该非线性模型预测控制问题,并依据全身动力学模型的逆动力学方程和PD结合前馈的控制器下发了机器人关节力矩,使得机器人控制效果更好、行走更加稳定。
本发明授权基于全身动力学模型的仿人机器人台阶地形行走方法在权利要求书中公布了:1.一种基于全身动力学模型的仿人机器人台阶地形行走方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、绘制用于表征台阶地形的灰度图,对灰度图进行处理生成栅格地图,再由栅格地图生成凸平面、有向距离场以及仿真软件中的地形;其中,栅格地图生成的凸平面作为可落足区域的集合; S2、依据全身动力学模型设计机器人系统状态、系统输入、系统动态方程以及跳跃函数; S21、根据全身动力学模型设计非线性模型预测控制中的状态量:利用欧拉-拉格朗日法表示仿人机器人动力学方程,进而确定系统状态x由质心位置、质心欧拉角、关节角度、质心线速度、质心欧拉角变化率、关节速度共六项构成; S22、根据系统状态量和全身动力学模型推导系统动态方程,将全身动力学方程分为欠驱动和完全驱动两个部分,进而求得身体加速度;选取系统输入u由关节加速度和末端接触力-力矩构成; S23、根据系统状态量和全身动力学模型推导跳跃函数:结合系统状态突变时的动力学方程并假设位置量不突变,利用舒尔补方法求解速度量的跳跃函数; S3、根据步骤S1得到的可落足区域信息和步骤S2得到的系统动态方程与跳跃函数,设计面向仿人机器人台阶地形行走的非线性模型预测控制问题并求解,得到系统期望状态和输入的轨迹; S4、基于步骤S3计算出的结果,依据全身动力学模型计算机器人关节力矩,并利用PD结合前馈的控制器下发力矩给机器人关节,实现控制效果。
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