CN106707744A - 一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,步骤一:给定期望的质心位置和ZMP位置;步骤二:分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值;步骤三:计算质心位置误差Eercom;步骤四:当||Eercom||≥||Eerzmp||时,执行步骤五,当||Eercom||<||Eerzmp||时,返回步骤一;步骤五:计算关节角的修正向量δq。本发明提供的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,利用ZMP和COM(质心)间的数学关系,计算实际的零点力矩,求得质心和零力矩点的偏差值,再根据羞值对起蹲轨迹进行优化和控制,修疋偏差,来实现外骨骼机器人起蹲运动平稳运行。本发明控制方式简单,高效,易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,属于机器人控制技术领域。
背景技术
外骨骼机器人是一种可以有效地识别人的意图,协调人体动作,继而增强人的运动能力的可穿戴的机械装置。
为了能让外骨骼机器人在作业过程中,更好的协调人完成动作,提高效率,就需要保证其在操作过程中的稳定性。而田间作业经常处于会半蹲姿态,所以对起蹲过程的稳定性进行研究非常重要。
发明内容
目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
由于穿戴者的下身在矢状面内是对称分布的,两条腿在起身过程中的运动情况也是相同的,因此我们只需要研究单腿的运动情况,即5连杆模型,并把模型中的各个部分都看作一个杆,其中上身部分看成一个杆,下身部分看作四个杆。
由于机器人在起蹲过程中,其竖直方向的力矩不总是零。故定义ZMP为水平方向力矩为零的作用点。在对外骨骼机器人进行起蹲过程规划时,可以将其看成点质量模型。
一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,包括步骤如下:
步骤一:给定期望的质心位置和ZMP位置;
步骤二:分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值;
步骤三:计算质心位置误差Eercom;
步骤四:当||Eercom||≥||Eerzmp||时,执行步骤五,当||Eercom||<||Eerzmp||时,返回步骤一;
步骤五:计算关节角的修正向量δq,δq=J-1δp,其中,J为雅克比矩阵,δp=COMref-COMact。
作为优选方案,所述其中,ZMPact为坐标向量是实际情况的ZMP位置;ZMPref为坐标向量是规划后的ZMP位置;Eerzmp为ZMP位置向量;k1为参数。
作为优选方案,所述其中,COMact为实际得到的质心位置向量,COMref为规划后的质心位置向量,Eercom为质心位置误差向量,k2为参数。
有益效果:本发明提供的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,利用ZMP和COM(质心)间的数学关系,计算实际的零点力矩,求得质心和零力矩点的偏差值,再根据羞值对起蹲轨迹进行优化和控制,修疋偏差,来实现外骨骼机器人起蹲运动平稳运行。本发明控制方式简单,高效,易于实现。
具体实施方式
一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,包括步骤如下:
步骤一:给定期望的质心位置和ZMP位置;
步骤二:分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值;
步骤三:计算质心位置误差Eercom;
步骤四:当||Eercom||≥||Eerzmp||时,执行步骤五,当||Eercom||Eerzmp||时,返回步骤一;
步骤五:计算关节角的修正向量δq,δq=J-1δp,其中,J为雅克比矩阵,δp=COMref-COMact。
作为优选方案,所述其中,ZMPact为坐标向量是实际情况的ZMP位置;ZMPref为坐标向量是规划后的ZMP位置;Eerzmp为ZMP位置向量;k1为参数。
作为优选方案,所述其中,COMact为实际得到的质心位置向量,COMref为规划后的质心位置向量,Eercom为质心位置误差向量,k2为参数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,其特征在于:包括步骤如下:
步骤一:给定期望的质心位置和ZMP位置;
步骤二:分别求解出质心位置与ZMP位置的实际值;
步骤三:计算质心位置误差Eercom;
步骤四:当||Eercom||≥||Eerzmp||时,执行步骤五,当||Eercom||<||Eerzmp||时,返回步骤一;
步骤五:计算关节角的修正向量δq,δq=J-1δp,其中,J为雅克比矩阵,δp=COMref-COMact。
2.根据权利要求1所述的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,其特征在于:所述其中,ZMPact为坐标向量是实际情况的ZMP位置;ZMPref为坐标向量是规划后的ZMP位置;Eerzmp为ZMP位置向量;k1为参数。
3.根据权利要求1所述的一种5连杆外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制方法,其特征在于:所述其中,COMact为实际得到的质心位置向量,COMref为规划后的质心位置向量,Eercom为质心位置误差向量,k2为参数。
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