CN115994288A

CN115994288A - 一种双足机器人逆运动学求解方法及装置

Info

Publication number: CN115994288A
Application number: CN202310067412.6A
Authority: CN
Inventors: 郭军军; 宋夙冕; 黄志勇; 陈鹏; 袁海辉; 徐天
Original assignee: China South Industries Group Automation Research Institute
Current assignee: China South Industries Group Automation Research Institute
Priority date: 2023-01-11
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2043-01-11
Also published as: CN115994288B

Abstract

本发明公开了一种双足机器人逆运动学求解方法及装置，该方法通过投影法和增加角度约束的方式将三轴不相交且具有并联关节的空间逆运动学问题转化为求平面角度的问题，进一步通过几何解法列出求解关节角度的等式方程组，通过对方程组进行求解得出各个主动控制关节的角度值，根据各个主动控制关节的角度值即可求得腿部关节逆运动学的解析解。该方法可用于机器人髋关节三轴不相交且具有并联关节情形下的逆运动学求解。

Description

一种双足机器人逆运动学求解方法及装置

技术领域

本发明涉及机器人逆运动学求解技术领域，特别是涉及一种适用于并联结构且可获得各个关节逆运动学的解析解双足机器人逆运动学求解方法及装置。

背景技术

双足机器人是一个具有多个自由度的高维非线性系统，对双足机器人进行步态规划和控制是一件非常有挑战性的工作。目前最成功的机器人是美国波士顿动力的Atlas，Atlas可以完成后空翻、劈叉以及跑酷等高难度动作，但是机器人的落地应用仍然是任重道远。

逆运动学解算是双足机器人步态规划中必不可少的环节，在知道机器人质心和落脚点的位姿条件下，如何快速计算出各个关节的角度对机器人步态的稳定性有着极大的影响。

常规的机器人腿部都为串联关节，并且髋关节的三个转动轴相交于一点，则很容易进行逆运动学解算。随着机器人技术的发展，为了追求能效更高、稳定性更好的步态效果，国内外研究人员开始采用并联传动的方式将机器人的电机尽量靠近质心处布置，达到减轻腿部重量的效果。在此状况下机器人髋关节的三个旋转轴不一定相交于一点，从而增加了求解解析解的难度，此外由于连杆的加入，如何根据关节角来计算驱动电机的角度也需要进一步的考虑。

因此，如何提供一种可以在机器人髋关节电机轴不相交且具有并联连杆的情形下使用的机器人逆运动学求解方法，是迫切需要本领域技术人员解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种双足机器人逆运动学求解方法及装置。

本发明提供了如下方案：

一种双足机器人逆运动学求解方法，包括：

建立机器人的机体坐标系，并确定偏航角的角度为0；所述机器人的腿部具有并联结构；

根据给定的O点的位姿表达以及F点的位姿表达采用旋量法求解出D点相对所述O点的位姿表达；所述O点为参考质心，所述D点设置有控制腿部髋关节的横滚角的电机，所述F点为机器人竖直站立时脚踝的位置；

根据所述D点的位姿表达求解出M点相对所述D点的位姿表达，以使所述M点、N点、A点以及所述F点处于同一二维平面；所述M点设置有控制髋关节的俯仰角的电机，所述N点设置有控制膝关节的俯仰角的电机，所述A点位于膝关节位置处且与所述F点处于同一固定零件上；

确定E点的位姿表达，所述E点为机器人移动目标距离后脚踝的位置点；

根据所述M点、N点、F点以及E点通过几何解法求解出电机主动控制的角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll，以便根据所述角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll求解获得腿部关节逆运动学的解析解；所述θ_M为∠FMN的值，所述δ_MNP为∠MNP的值，所述ankle_roll为脚踝的俯仰角。

优选地：所述O点为左右腿髋关节的中点。

优选地：所述D点相对所述O点的位姿表达包括：

所述D点相对于所述O点的位置P_D＝P_com+R_comr_d；

所述D点相对于所述O点的姿态为A_D＝[0，hip_roll，0]；

其中所述P_com为所述O点的位置，R_com为所述O点的姿态矩阵，r_d为所述D点相对于所述O点的位置向量，hip_roll为髋关节的横滚角。

优选地：所述hip_roll＝a tan(r_D2Fy/r_D2Fz)；

其中，r_D2Fy为D点相对于脚踝位姿的向量的Y轴方向的大小，r_D2Fz为D点相对于脚踝位姿的向量的Z轴方向的大小。

优选地：所述M点相对所述D点的位姿表达包括：

所述M点相对于所述D点的位置P_M＝P_D+R_Dr_m；

其中，R_D为所述D点的旋转矩阵，r_m为所述M点相对所述D点的位置向量。

优选地：所述δ_MNP通过下式求解获得：

L_MN-L_AFcos(δ_d)＝P1

L_AFsin(δ_d)＝P2

其中，L_r为线段MF的长度，L_NA为线段NA的长度，L_MN为线段MN的长度，L_AF为线段AF的长度，δ_d为固定值。

优选地：所述θ_M通过下式求解获得：

其中，L_θ为∠FME的值，

为D、M、F三点共线时θ_M的值。

优选地：所述L_θ通过下式求解获得：

其中，X_E、Y_E、Z_E为E点的位置，X_M、Y_M、Z_M为M点的位置。

优选地：所述ankle_roll通过下式求解获得：

ankle_roll＝δ_d-δ_MNP。

一种双足机器人逆运动学求解装置，包括：

坐标系建立单元，用于建立机器人的机体坐标系，并确定偏航角的角度为0；所述机器人的腿部具有并联结构；

D点的位姿表达求解单元，用于根据给定的O点的位姿表达以及F点的位姿表达采用旋量法求解出D点相对所述O点的位姿表达；所述O点为参考质心，所述D点设置有控制腿部髋关节的横滚角的电机，所述F点为机器人竖直站立时脚踝的位置；

M点的位姿表达求解单元，用于根据所述D点的位姿表达求解出M点相对所述D点的位姿表达，以使所述M点、N点、A点以及所述F点处于同一二维平面所述M点设置有控制髋关节的俯仰角的电机，所述N点设置有控制膝关节的俯仰角的电机，所述A点位于膝关节位置处且与所述F点处于同一固定零件上；

E点的位姿表达确定单元，用于确定E点的位姿表达，所述E点为机器人移动目标距离后脚踝的位置点；

主动控制角度确定单元，用于根据所述M点、N点、F点以及E点通过几何解法求解出电机主动控制的角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll，以便根据所述角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll求解获得腿部关节逆运动学的解析解所述θ_M为∠FMN的值，所述δ_MNP为∠MNP的值，所述ankle_roll为脚踝的俯仰角。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本申请实施例提供的一种双足机器人逆运动学求解方法及装置，该方法通过投影法和增加角度约束的方式将三轴不相交且具有并联关节的空间逆运动学问题转化为求平面角度的问题，进一步通过几何解法列出求解关节角度的等式方程组，通过对方程组进行求解得出各个主动控制关节的角度值，根据各个主动控制关节的角度值即可求得腿部关节逆运动学的解析解。该方法可用于机器人髋关节三轴不相交且具有并联关节情形下的逆运动学求解。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种双足机器人逆运动学求解方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的双足机器人腿部关节示意图；

图3是本发明实施例提供的双足机器人腿部结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种双足机器人逆运动学求解装置的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种双足机器人逆运动学求解设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种双足机器人逆运动学求解方法，如图1所示，该方法可以包括：

S101：建立机器人的机体坐标系，并确定偏航角的角度为0；所述机器人的腿部具有并联结构；

S102：根据给定的O点的位姿表达以及F点的位姿表达采用旋量法求解出D点相对所述O点的位姿表达；所述O点为参考质心，所述D点设置有控制腿部髋关节的横滚角的电机，所述F点为机器人竖直站立时脚踝的位置；

S103：根据所述D点的位姿表达求解出M点相对所述D点的位姿表达，以使所述M点、N点、A点以及所述F点处于同一二维平面；所述M点设置有控制髋关节的俯仰角的电机，所述N点设置有控制膝关节的俯仰角的电机，所述A点位于膝关节位置处且与所述F点处于同一固定零件上；

S104：确定E点的位姿表达，所述E点为机器人移动目标距离后脚踝的位置点；

S105：根据所述M点、N点、F点以及E点通过几何解法求解出电机主动控制的角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll，以便根据所述角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll求解获得腿部关节逆运动学的解析解；所述θ_M为∠FMN的值，所述δ_MNP为∠MNP的值，所述ankle_roll为脚踝的俯仰角。

本申请实施例提供的双足机器人逆运动学求解方法，通过建立机器人的机体坐标系，假定偏航角的角度为0，根据给定的脚踝和参考质心的位置和姿态，采用旋量法求出D点相对所述O点的位姿表达，进一步根据D点的位姿表达求解出M点相对所述D点的位姿表达，经过各个点的坐标转换后可以将空间中的角度求解问题转化为平面的角度求解问题。通过几何解法求出腿的伸缩长度和摆动角度，进而解算出各个关节逆运动学的解析解。由于通过电机主动控制的角度为θ_M、δ_MNP以及脚踝的俯仰角ankle_roll，其它角度为被动转动角。则在该平面内求出θ_M、δ_MNP以及脚踝的俯仰角ankle_roll，即可求得腿部关节逆运动学的解析解。

本申请实施例提供的O点为给定的参考质心，为了方便计算，本申请实施例可以提供所述O点为左右腿髋关节的中点。

进一步的，所述D点相对所述O点的位姿表达包括：

所述D点相对于所述O点的位置P_D＝P_com+R_comr_d；

所述D点相对于所述O点的姿态为A_D＝[0，hip_roll，0]；

所述hiP_roll＝a tan(r_D2Fy/r_D2Fz)；

所述M点相对所述D点的位姿表达包括：

所述M点相对于所述D点的位置P_M＝P_D+R_Dr_m；

本申请实施例提供的方法中，采用旋量法将空间中的角度求解问题转化为平面的角度求解问题。然后通过几何解法求出腿的伸缩长度和摆动角度，进而解算出各个关节逆运动学的解析解。因为腿部为并联关节，四边形Y_ABMN为平行四边形结构，通过电机主动控制的角度为θ_M，δ_MNP以及脚踝的俯仰角ankle_roll，其它角度为被动转动角。则在该平面内求出θ_M，δ_MNP以及脚踝的俯仰角ankle_roll，即可求得腿部关节逆运动学的解析解。

具体的，所述δ_MNP通过下式求解获得：

L_MN-L_AFcos(δ_d)＝P1

L_AFsin(δ_d)＝P2

所述θ_M通过下式求解获得：

其中，L_θ为∠FME的值，

为D、M、F三点共线时θ_M的值。

进一步的，所述L_θ通过下式求解获得：

其中，X_E、Y_E、Z_E为E点的位置，X_M、Y_M、Z_M为M点的位置。

所述ankle_roll通过下式求解获得：

ankle_roll＝δ_d-δ_MNP。

下面结合幅图2、图3对本申请实施例提供的方法进行详细说明。

本申请实施例提供的机器人腿部为并联结构，如图2所示，连杆MN、NA、AB、BM组成平行四边形结构，O点为机器人质心的位置，在机器人两个髋关节的中点，F点为机器人竖直站立时脚踝的位置，此时点D、M、F三点共线，MF的长度依情况而定，E点为机器人向前迈一定距离后的位置，此时∠FME的大小由M的电机的转动角度决定，在D点的电机单独控制腿部髋关节的横滚角，在M点的电机控制髋关节的俯仰角，并且该关节角同时受到N点电机的影响，N点的电机控制膝关节的俯仰角，脚踝的俯仰角由单独的电机进行控制。

点A、B、Q、F同处于一个固定的零件上，所以四边形ABQF为恒定的四边形，∠NAF为被动转动的角度，其值与∠MNP存在一个恒定偏差。基于此种并联关节的腿部结构，其逆运动学的解法如下：

步骤一，建立机器人的机体坐标系，假定偏航角的角度为0，根据给定的质心的位置和姿态，采用旋量法求出图1中D点的位置和姿态，进一步根据脚踝的位置和质心的位姿求解出M点的位置，将空间中的角度求解问题转化为平面的角度求解问题。具体步骤为：

首先，利用旋量法建立机器人坐标系并获得机器人位姿的表示，假设机器人质心的位置为左右腿髋关节的中点O，如图2所示，设O点的位置为P_com，姿态为A_com，且O点的位姿值都为0。设脚踝的位置为P_ankle，姿态为A_ankle。因为机器人髋部关节控制俯仰、横滚和偏航的电机轴三轴不交于一点，故本专利只考虑偏航角为0的情况。

然后，通过给定的质心和脚踝的位置和姿态来计算髋关节D点的位置和姿态，因为D点和质心的位置相对固定，则很容易求出D点相对于质心的位置P_D＝P_com+R_comr_d，由于不考虑偏航角的影响，故可以根据质心的位置和姿态以及脚踝的位置来计算出髋关节的横滚角hip_roll＝a tan(r_D2Fy/r_D2Fz)，D点相对于质心O的姿态为A_D＝[0，hip_roll，0]，其中D点为髋关节控制横滚和偏航运动的电机轴的交点。

其中，R_com为质心的姿态矩阵，r_d为D点相对于O点的位置向量，r_D2Fy为D点相对于脚踝位姿的向量的Y轴方向的大小，r_D2Fz为D点相对于脚踝位姿的向量的Z轴方向的大小。

最后，根据求出的D点的位置和姿态计算出点M的位置P_M＝P_D+R_Dr_m，此时M点、N点、A点和F点处于同一个平面，则此时角度的求解由三维空间转化为二维平面。

其中，R_D为D点的旋转矩阵，r_m为M点相对于D点的位置向量。

步骤二，通过几何解法求出腿的伸缩长度和摆动角度，进而解算出各个关节逆运动学的解析解。具体步骤为：

根据步骤一求出的M点的位置以及给定的脚踝的位置，连接点M和点F，其中点F为机器人竖直站立时的脚踝位置，假设线段MF的长度为L_r，∠FME的值为L_θ。

因为腿部为并联关节，四边形YABMN为平行四边形结构，通过电机主动控制的角度为θ_M，δ_MNP以及脚踝的俯仰角ankle_roll，其它角度为被动转动角。则在该平面内求出θ_M，δ_MNP以及脚踝的俯仰角ankle_roll即可求得腿部关节逆运动学的解析解。

其中，θ_M为∠FMN的值，δ_MNP为∠MNP的值。

首先，考虑到δ_MNP的大小只与L_r(MF的长度)有关，则可根据几何法求出δ_MNP。由于∠BAF为固定值，四边形YABMN为平行四边形，所以∠NAF＝δ_MNP+δ_d，δ_d为固定值，δ_MNP的大小只与L_r有关，与L_θ无关，假设D、M、F三点共线时，θ_M的值为

则根据几何解法容易求出此时F点相对于M点的坐标：

其中，L_MN为连杆MN的长度，L_NA为连杆NA的长度，L_AF为连杆AF的长度，X_f为F点相对于M点的横坐标的值，Z_f为F点相对于M点的纵坐标的值。

进一步可以得出如下方程组：

化简解上面方程组可以得到：

令L_MN-L_AFcos(δ_d)＝P1，L_AFsin(δ_d)＝P2，则上面方程可以进一步简化为：

对上面方程求解得：

然后，根据几何法求出θ_M的值，θ_M的大小受到δ_MNP大小以及角∠FME的值L_θ的影响。容易得到：

其中，

X_E、Y_E、Z_E为E点的位置，X_M、Y_M、Z_M为M点的位置。

然后，求解出脚踝的俯仰角：ankle_roll＝δ_d-δ_MNP。

最后，利用θ_M、δ_MNP以及脚踝的俯仰角ankle_roll即可求得腿部关节逆运动学的解析解。

总之，本申请提供的双足机器人逆运动学求解方法，通过投影法和增加角度约束的方式将三轴不相交且具有并联关节的空间逆运动学问题转化为求平面角度的问题，进一步通过几何解法列出求解关节角度的等式方程组，通过对方程组进行求解得出各个主动控制关节的角度值，根据各个主动控制关节的角度值即可求得腿部关节逆运动学的解析解。该方法可用于机器人髋关节三轴不相交且具有并联关节情形下的逆运动学求解。

参见图4，本申请实施例还可以提供一种双足机器人逆运动学求解装置，如图4所示，该装置可以包括：

坐标系建立单元401，用于建立机器人的机体坐标系，并确定偏航角的角度为0；所述机器人的腿部具有并联结构；

D点的位姿表达求解单元402，用于根据给定的O点的位姿表达以及F点的位姿表达采用旋量法求解出D点相对所述O点的位姿表达；所述O点为参考质心，所述D点设置有控制腿部髋关节的横滚角的电机，所述F点为机器人竖直站立时脚踝的位置；

M点的位姿表达求解单元403，用于根据所述D点的位姿表达求解出M点相对所述D点的位姿表达，以使所述M点、N点、A点以及所述F点处于同一二维平面；所述M点设置有控制髋关节的俯仰角的电机，所述N点设置有控制膝关节的俯仰角的电机，所述A点位于膝关节位置处且与所述F点处于同一固定零件上；E点的位姿表达确定单元404，用于确定E点的位姿表达，所述E点为机器人移动目标距离后脚踝的位置点；

主动控制角度确定单元405，用于根据所述M点、N点、F点以及E点通过几何解法求解出电机主动控制的角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll，以便根据所述角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll求解获得腿部关节逆运动学的解析解所述θ_M为∠FMN的值，所述δ_MNP为∠MNP的值，所述ankle_roll为脚踝的俯仰角。

本申请实施例还可以提供一种双足机器人逆运动学求解设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述的双足机器人逆运动学求解方法的步骤。

如图5所示，本申请实施例提供的一种双足机器人逆运动学求解设备，该设备可以包括：处理器10、存储器11、通信接口12和通信总线13。处理器10、存储器11、通信接口12均通过通信总线13完成相互间的通信。

在本申请实施例中，处理器10可以为中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)、特定应用集成电路、数字信号处理器、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件等。

处理器10可以调用存储器11中存储的程序，具体的，处理器10可以执行双足机器人逆运动学求解方法的实施例中的操作。

存储器11中用于存放一个或者一个以上程序，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令，在本申请实施例中，存储器11中至少存储有用于实现以下功能的程序：

在一种可能的实现方式中，存储器11可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统，以及至少一个功能(比如文件创建功能、数据读写功能)所需的应用程序等；存储数据区可存储使用过程中所创建的数据，如初始化数据等。

此外，存储器11可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件或其他易失性固态存储器件。

通信接口12可以为通信模块的接口，用于与其他设备或者系统连接。

当然，需要说明的是，图5所示的结构并不构成对本申请实施例中双足机器人逆运动学求解设备的限定，在实际应用中双足机器人逆运动学求解设备可以包括比图5所示的更多或更少的部件，或者组合某些部件。

本申请实施例还可以提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述的双足机器人逆运动学求解方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加上必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述O点为左右腿髋关节的中点。

3.根据权利要求2所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述D点相对所述O点的位姿表达包括：

所述D点相对于所述O点的位置P_D＝P_com+R_comr_d；

所述D点相对于所述O点的姿态为A_D＝[0,hip_roll,0]；

其中，P_com为所述O点的位置，R_com为所述O点的姿态矩阵，r_d为所述D点相对于所述O点的位置向量，hip_roll为髋关节的横滚角。

4.根据权利要求3所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述hip_roll＝atan(r_D2Fy/r_D2Fz)；

5.根据权利要求3所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述M点相对所述D点的位姿表达包括：

所述M点相对于所述D点的位置P_M＝P_D+R_Dr_m；

6.根据权利要求1所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述δ_MNP通过下式求解获得：

L_MN-L_AFcos(δ_d)＝P1

L_AFsin(δ_d)＝P2

其中，L_r为线段MF的长度，L_NA为线段NA的长度，L_MN为线段MN的长度，L_AF为线段AF的长度,δ_d为固定值。

7.根据权利要求6所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述θ_M通过下式求解获得：

其中，L_θ为∠FME的值，

为D、M、F三点共线时θ_M的值。

8.根据权利要求7所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述L_θ通过下式求解获得：

其中，X_E、Y_E、Z_E为E点的位置，X_M、Y_M、Z_M为M点的位置。

9.根据权利要求7所述的双足机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述ankle_roll通过下式求解获得：

ankle_roll＝δ_d-δ_MNP。

10.一种双足机器人逆运动学求解装置，其特征在于，包括：

M点的位姿表达求解单元，用于根据所述D点的位姿表达求解出M点相对所述D点的位姿表达，以使所述M点、N点、A点以及所述F点处于同一二维平面；所述M点设置有控制髋关节的俯仰角的电机，所述N点设置有控制膝关节的俯仰角的电机，所述A点位于膝关节位置处且与所述F点处于同一固定零件上；

主动控制角度确定单元，用于根据所述M点、N点、F点以及E点通过几何解法求解出电机主动控制的角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll，以便根据所述角度θ_M、δ_MNP、ankle_roll求解获得腿部关节逆运动学的解析解；所述θ_M为∠FMN的值，所述δ_MNP为∠MNP的值，所述ankle_roll为脚踝的俯仰角。