CN111913490A - 基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法及系统，包括：对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系；所述四足机器人的腿足均具有三个自由度；在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡。

Description

基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法及系统

技术领域

本申请涉及四足机器人稳定控制技术领域，特别是涉及基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

近年来，随着社会不断进步和科学技术的不断发展，机器人在现代工业领域应用已经非常广泛，而人们对机器人各方面的功能需求也不断提高。为满足社会的需求，在产业界和学术界，智能机器人的研究都是一大热点，其中包括的移动机器人是近年来研究的重要领域。

当前移动机器人逐渐在人们的生活中成为重要的角色，移动机器人又可分为轮式、履带式和腿足式机器人，轮式和履带式机器人在崎岖度大和复杂多变的地形环境的引用受到很大的限制，比如在砂石地面、泥土地面或断裂的地面等都会造成机器人通行障碍。仿生学角度看，腿足式动物的运动对于地面的要求低，只有点接触地面，而且腿足式动物多自由度的腿足具有更好的灵活性，对于复杂的地形拥有更强的适应能力，所以腿足式机器人具有更广阔的发展前景。

目前腿足式机器人由于控制的复杂性并没有被广泛应用，仅实现在人为规划轨迹的运动，并且对于复杂的多变环境没有很好的适应能力，在四足机器人运动过程中，仅仅依靠提前规划的运动不能在环境中稳定运动，这种情况会对四足机器人的运动产生扰动，能以维持机体重心的稳定。

腿足式机器人的平衡问题是机器人在实际环境中应对复杂地面环境和抗干扰能力的关键因素。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本申请提供了基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法及系统；

第一方面，本申请提供了基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法；

基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法，包括：

对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系；所述四足机器人的腿足均具有三个自由度；

在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；

采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；

将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；

通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡。

第二方面，本申请提供了基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制系统；

基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制系统，包括：

坐标系建立模块，其被配置为：对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系；所述四足机器人的腿足均具有三个自由度；

初始步态设计模块，其被配置为：在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；

当前躯干姿态获取模块，其被配置为：采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；

最佳落足点计算模块，其被配置为：将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；

重心自平衡模块，其被配置为：通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡。

第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述第一方面所述的方法。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。

第五方面，本申请还提供了一种计算机程序(产品)，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行的时候用于实现前述第一方面任意一项的方法。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请在类似拓扑结构的移动平台上都可以实现稳定性控制。

本申请利用四足机器人运动目标参数和姿态反馈来规划足端轨迹，在保持运动的过程中，机器人通过调整摆动相落足位置来实现稳定运动下的抗干扰抑制，防止机器人运动出现扰动等情况。

本申请利用弹簧单利摆模型计算步态调整姿态，通过调整机器人摆动相落足位置，提高四足机器人在复杂地形和扰动下的适应能力，维持四足机器人前后及左右平衡，保证四足机器人在维持正常运动目标下能主动对外界侧向冲击、崎岖地形等作出调整维持稳定运动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本申请实施例一的四足机器人的坐标定义以及俯仰角度和翻滚角度说明示意图；

图2是本申请实施例一的四足机器人等效弹簧负载倒立摆模型示意图；

图3(a)-图3(h)是本申请实施例一的平坦地面行走示意图；

图4(a)-图4(d)是本申请实施例一的计算重心估计情况示意图；

图5(a)-图5(f)是本申请实施例一的侧向冲击与恢复仿真截图；

图6(a)-图6(b)是本申请实施例一的四足机器人重心自适应姿态角的变化曲线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请本实施例中，“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供了基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法；

基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法，包括：

S101：对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系；所述四足机器人的腿足均具有三个自由度；

S102：在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；

S103：采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；

S104：将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；

S105：通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡。

作为一个或多个实施例，如图1所示，所述四足机器人，包括：躯干和与躯干连接的四条腿足机构，每条腿足机构均包括髋关节、肘关节和腕关节；所述躯干包括四个角，每个角均通过髋关节与第一直杆的上端连接，第一直杆的下端与肘关节连接，肘关节与第二直杆的上端连接，第二直杆的下端与腕关节连接，腕关节与第三直杆的上端连接，第三直杆的下端为四足机器人的足端。

作为一个或多个实施例，所述建立基于躯干的移动坐标系，是指：四足机器人直行前进方向为X轴，四足机器人直行前进的左侧方向为Y轴，四足机器人垂直向上方向为Z轴。所述建立基于躯干的移动坐标系使用D-H方法建立。

作为一个或多个实施例，所述基于髋关节的局部坐标系，是指：髋关节的垂直向下方向为X轴，髋关节的左侧方向(四足机器人直行前进方向的左侧方向)为Y轴，髋关节的正前方(四足机器人直行前进方向)为Z轴。所述基于髋关节的局部坐标系使用D-H方法建立。

作为一个或多个实施例，所述四足机器人的腿足均具有三个自由度，其中三个自由度，分别是指：髋关节自由度、肘关节自由度和腕关节自由度。

作为一个或多个实施例，所述在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；具体机器人运动学方程，是指：

正向运动学方程：

其中，c_i,23＝cos(θ_i,2+θ_i,3)，s_i,23＝sin(θ_i,2+θ_i,3)。

得到各足末端坐标对于腿基坐标系的位置如下：

其中，θ_i,1、θ_i,2、θ_i,3分别表示髋关节、肘关节和踝关节转角，L₁、L₂和L₃表示腿部杆件长度。

逆向运动学方程：

其中，θ_i,1、θ_i,2、θ_i,3分别表示髋关节、肘关节和踝关节转角，L₁、L₂和L₃表示腿部杆件长度。

机器人的初始步态，是指：四足机器人的支撑相和摆动相。

支撑相的足端计算公式：

z(t)＝0

摆动相的足端计算公式：

其中，x(t)和z(t)分别表示机器人足端沿x方向移动距离和时间的关系函数和沿z方向移动距离和时间的关系函数，参数S和H分别为四足机器人行走过程中的摆动幅度和抬腿高度，t是步态轨迹的采样时间，T是步态运动周期。

应理解的，采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；其中，俯仰角度和翻滚角度是反应机器人当前躯干的姿态的两个直接指标。

作为一个或多个实施例，S104中将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；具体步骤包括：

其中，躯干翻滚角为θ_roll，俯仰角为θ_pitch，机器人长为L＝2L′，宽为W＝2W′，H是机器人质心的高度，1和4表示左前腿和右后腿，h′表示1腿高度，h″表示4腿高度，l′和l″表示1、4足端前后移动距离。

通过机器人足端的摆动相控制z方向上的抬腿高度以及摆动过程中x方向落足点的控制，四足机器人动步态规划过程中，y方向上的位置不变；

通过摆动相减少足端对地面的冲击，控制机器人躯干的平衡，包括调整z方向上的高度，调整x方向上的距离：

支撑相的足端计算公式：

z(t)＝0

摆动相的足端计算公式：

其中，x(t)和z(t)分别表示机器人足端沿x方向移动距离和时间的关系函数和沿z方向移动距离和时间的关系函数，参数S和H分别为四足机器人行走过程中的摆动幅度和抬腿高度，t是步态轨迹的采样时间，T是步态运动周期。

将采集到的当前躯干姿态信息估测当前机器人的姿态，并通过对摆动腿的调整，预测最佳落足点的位置。

作为一个或多个实施例，根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；具体步骤包括：

根据四足机器人的最佳落足点，对摆动腿进行调整，使对角腿足端同时落地，通过采集到的姿态调整对角腿的高度顺应躯干姿态，使四条腿的足端在一瞬间同时落在同一个平面上，减少落腿受到地面的冲击，保持四足机器人的稳定运动。

如图3(a)-图3(h)所示。

应理解的，所述预测最佳落足点，如表1：

表1足端预测坐标点

其中：i为1、2、3、4，分别表示左前腿、右前腿、左后腿和右后腿；

x_0i、y_0i、z_0i为第i条腿足端起始x、y、z轴坐标；

x_i、y_i、z_i为第i条腿足端x、y、z轴坐标；

作为一个或多个实施例，S105：通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡；具体步骤包括：

S1051：在一个周期中，当左前腿和右后腿处于摆动相时，得到左前腿与右后腿的触地时间差，当右前腿和左后腿处于摆动相时，得到右前腿和左后腿的触地时间差；

S1052：根据左前腿与右后腿的触地时间差，计算出四足机器人躯干中心的投影点在四足机器人躯干前进方向的中心线方向上距离刚落地左前腿与右后腿的对角线的第一距离；

根据右前腿和左后腿的触地时间差，计算出四足机器人躯干的中心的投影点在四足机器人躯干前进方向的中心线方向上距离刚落地右前腿和左后腿的对角线的第二距离；

根据调整前四足机器人足端的初始位置、所述第一距离和所述第二距离，计算期望的足端位置；

S1053：根据期望的足端位置，姿态反馈的翻滚角和俯仰角的数据信息，调整摆动腿的落地姿态，使落足腿的足端在一瞬间同时落地，减小腿部受力；

S1054：重复S1051-S1053，直至四足机器人的腾空率小于设定阈值。

应理解的，由于前期重心的位置不确定，所以机器人再在运动过程中一条腿先落地，导致先落地的腿受到地面的反作用力较大，为减小腿部受到的反作用力，运用上述的姿态反馈策略，使机身质心平稳调整。

重心估计方法：

重心分布的四种情况如图4(a)-图4(d)：

1、重心的投影点在落脚腿2、3对角线前和重心的投影点在腿2、3连线后

机器人重心投影在腿2、3对角线前时，求出重心在中心线上离2、3对角线的距离d₂:

2、重心的投影点在腿1、4连线前和重心的投影点在腿1、4连线后

机器人重心投影在腿1、4对角线前时，求出重心在中心线上离1、4对角线的距离d₁:

示例性的，步态调整策略设计如下:

(1)在一个周期中，当腿1、4处于摆动相时，可得到腿1、4触地的时间差Δt₁₄，然后腿2、3处于摆动相时，可得到腿2、3触地的时间差Δt₂₃；

(2)根据触地时间差求解出重心的投影点在中心线方向上距离刚落地对角线的距离d₁或d₂。

假设调整前初始位置为P_i＝(x_i,y₀)，则期望的足端位置为：

其中，i＝1、2、3、4，d₁和d₂根据重心的位置来确定，P_i’＝(x_i’,y₀)为期望位置，由于y轴没有位移，期望位置y轴坐标为y₀。

(3)解算出四足期望位置之后，根据姿态反馈的数据信息调整摆动腿的落地姿态，减小腿部受力，设期望的三维坐标Q_i’＝(x_ie,y₀,z_ie),各坐标的期望值为：

其中，x₀₁’和z₀₁’分别表示姿态调节x、z的坐标。

(4)重复步骤(1)，直到四足机器人足端的腾空率大于ε。

ε是可接受的阈值，当四足机器人足端的腾空率大于该阈值，意味着四足机器人运动时，对脚落地的时间差值已经很小，机身的运动姿态可以满足要求。

对所述四足机器人的每个足端相对于髋关节的步态轨迹，维持躯干平衡修正机器人摆动相x和z方向落足位置，减小足端对地面的冲击力，稳定机器人运动。

本申请基于落足调整的四足机器人动步态稳定平衡控制，该方法保证四足机器人在维持正常运动目标下能够主动对稳定行走、侧向冲击、崎岖地形等作出调整位置稳定行走。

对四足机器人的运动状态进行描述。通过对四足机器人足端轨迹进行规划，使机器人动步态运动，通过IMU传感器对四足机器人在运动过程中躯干俯仰角和翻滚角信息进行采集。采集的频率为100hz。

将传感器采集到的当前四足机器人躯干的俯仰角和翻滚角的数据，并通过弹簧负载倒立摆模型(如图2)进行计算折算出四足机器人的落足点步态，调整四足机器人在坐标系的落足点来维持机器人躯干的翻滚角和俯仰角的稳定。

在四足机器人运动过程中，通过采集到的姿态信息，通过对四足机器人摆动相的足端位置调整，使四足机器人对角腿尽量同时落地，减小机器人足端对地面的冲击，造成四足机器人运动过程中躯干的不稳定。

通过时间状态机获得t时间，由时间决定每条腿处于支撑相还是摆动相，然后每条腿上按照上述公式所计算出来的轨迹运动，足端落足点的实现通过求解腿部拓扑结构的逆运动学公式，实现每个关节的角度控制。

本申请是通过四足机器人使用的trot步态，每一时刻对角腿都是出于相同的状态，两组对角腿交替进行支撑相运动和摆动相运动。

对所述四足机器人的每个足端相对于髋关节坐标系的步态轨迹，维持躯干平衡的是x平面的落足点，z方向上的轨迹维持机器人抬腿高度和躯干高度。

如图5(a)-图5(f)所示四足机器人在受到侧向冲击力的情况下，机器人能够迅速恢复平稳运动状态。

如图6(a)-图6(b)所示四足机器人初始重心未调整，在运动过程中机器人重心逐渐变化，使机器人能够稳定运动。

本申请提出一种基于落足调整的四足机器人动步态稳定平衡控制方法，对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系，规划四足机器人对角步态的设计和实现，在四足机器人运动过程中，采集机器人运动过程中的俯仰角和翻滚角数据，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；将四足机器人的当前姿态通过弹簧倒立摆模型的计算和对足端的位置预测，调整机器人落足点从而减少足端对地面的冲击，维持四足机器人躯干平衡。该方法在平面行走、侧向抗冲击等作出调整稳定行走，减小机器人运动过程中的扰动，使机器人平稳运动。

实施例二

本实施例提供了基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制系统；

基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制系统，包括：

坐标系建立模块，其被配置为：对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系；所述四足机器人的腿足均具有三个自由度；

初始步态设计模块，其被配置为：在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；

当前躯干姿态获取模块，其被配置为：采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；

最佳落足点计算模块，其被配置为：将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；

重心自平衡模块，其被配置为：通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡。

此处需要说明的是，上述坐标系建立模块、初始步态设计模块、当前躯干姿态获取模块、最佳落足点计算模块和重心自平衡模块对应于实施例一中的步骤S101至S105，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。

所提出的系统，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时，可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另外一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

实施例三

本实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述实施例一所述的方法。

应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

实施例四

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述的方法。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制方法，其特征是，包括：

对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系；所述四足机器人的腿足均具有三个自由度；

在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；

采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；

将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；

通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述四足机器人，包括：躯干和与躯干连接的四条腿足机构，每条腿足机构均包括髋关节、肘关节和腕关节；所述躯干包括四个角，每个角均通过髋关节与第一直杆的上端连接，第一直杆的下端与肘关节连接，肘关节与第二直杆的上端连接，第二直杆的下端与腕关节连接，腕关节与第三直杆的上端连接，第三直杆的下端为四足机器人的足端。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述建立基于躯干的移动坐标系，是指：四足机器人直行前进方向为X轴，四足机器人直行前进的左侧方向为Y轴，四足机器人垂直向上方向为Z轴；所述建立基于躯干的移动坐标系使用D-H方法建立；

或者，

所述基于髋关节的局部坐标系，是指：髋关节的垂直向下方向为X轴，髋关节的左侧方向为Y轴，髋关节的正前方为Z轴；所述基于髋关节的局部坐标系使用D-H方法建立。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述四足机器人的腿足均具有三个自由度，其中三个自由度，分别是指：髋关节自由度、肘关节自由度和腕关节自由度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是，根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；具体步骤包括：

根据四足机器人的最佳落足点，对摆动腿进行调整，使对角腿足端同时落地，通过采集到的姿态调整对角腿的高度顺应躯干姿态，使四条腿的足端在一瞬间同时落在同一个平面上，减少落腿受到地面的冲击，保持四足机器人的稳定运动。

6.如权利要求1所述的方法，其特征是，通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡；具体步骤包括：

(1)：在一个周期中，当左前腿和右后腿处于摆动相时，得到左前腿与右后腿的触地时间差，当右前腿和左后腿处于摆动相时，得到右前腿和左后腿的触地时间差；

(2)：根据左前腿与右后腿的触地时间差，计算出四足机器人躯干中心的投影点在四足机器人躯干前进方向的中心线方向上距离刚落地左前腿与右后腿的对角线的第一距离；

根据右前腿和左后腿的触地时间差，计算出四足机器人躯干的中心的投影点在四足机器人躯干前进方向的中心线方向上距离刚落地右前腿和左后腿的对角线的第二距离；

根据调整前四足机器人足端的初始位置、所述第一距离和所述第二距离，计算期望的足端位置；

(3)：根据期望的足端位置，姿态反馈的翻滚角和俯仰角的数据信息，调整摆动腿的落地姿态，使落足腿的足端在一瞬间同时落地，减小腿部受力；

(4)：重复(1)-(3)，直至四足机器人的腾空率小于设定阈值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征是，

四足机器人的最佳落足点为：

左前腿足端的坐标为：(x₀₁-δz₁sin(θ_pitch)，y₀₁，z₀₁+δ(W'sin(θ_roll)+L'sin(θ_pitch)))；

右前腿足端的坐标为：(x₀₂-γz₀₂sin(θ_pitch)，y₀₂，z₀₂+γ(W'sin(θ_roll)-L'sin(θ_pitch)))；

左后腿足端的坐标为：(x₀₃+γz₀₃sin(θ_pitch)，y₀₃，z₀₃-γ(W'sin(θ_roll)+L'sin(θ_pitch)))；

左后腿足端的坐标为：(x₀₄+δz₀₄sin(θ_pitch)，y₀₄，z₀₄-δ(W'sin(θ_roll)-L'sin(θ_pitch)))；

其中：1、2、3、4，分别表示左前腿、右前腿、左后腿和右后腿；x_0i、y_0i、z_0i为第i条腿足端起始x、y、z轴坐标；x_i、y_i、z_i为第i条腿足端x、y、z轴坐标。

8.基于落足调整的四足机器人动步态稳定控制系统，其特征是，包括：

坐标系建立模块，其被配置为：对四足机器人建立基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系；所述四足机器人的腿足均具有三个自由度；

初始步态设计模块，其被配置为：在基于躯干的移动坐标系和基于髋关节的局部坐标系下，通过建立的四足机器人模型，推导出机器人运动学方程，进而设计机器人初始步态；

当前躯干姿态获取模块，其被配置为：采集四足机器人的躯干俯仰角度和翻滚角度，从而得到四足机器人的当前躯干姿态；

最佳落足点计算模块，其被配置为：将四足机器人的当前躯干姿态与初始步态进行比较，计算出四足机器人的最佳落足点；根据四足机器人的最佳落足点，保持四足机器人稳定运动；

重心自平衡模块，其被配置为：通过调整四足机器人对角腿的落足时间差，实现四足机器人重心位置的调整，进而实现四足机器人重心自平衡。

9.一种电子设备，其特征是，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征是，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7任一项所述的方法。

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