Claims (9)
1. Способ оценки силы реакции опоры, действующей на каждую из ног двуногого шагающего движущегося тела, предусматривающий1. A method for evaluating the reaction force of a support acting on each of the legs of a bipedal walking moving body, comprising
первый этап оценки того, является ли состояние движения ног указанного двуногого шагающего движущегося тела состоянием одного положения, в котором только одна из ног касается грунта, или состоянием двух положений, в котором обе ноги касаются грунта;a first step in evaluating whether the state of movement of the legs of the biped walking body is a state of one position in which only one of the legs touches the ground, or a state of two positions in which both legs touch the ground;
второй этап последовательного определения положений центра тяжести указанного двуногого шагающего движущегося тела и последовательного определения ускорений указанного центра тяжести в абсолютной системе координат, зафиксированной относительно грунта, путем использования данных временного ряда положений указанного центра тяжести;the second stage of sequentially determining the positions of the center of gravity of the indicated biped walking moving body and sequentially determining the accelerations of the specified center of gravity in the absolute coordinate system fixed relative to the ground by using data from a time series of the positions of the specified center of gravity;
третий этап последовательного определения положений конкретной части относительно указанного центра тяжести, по меньшей мере, в указанном состоянии двух положений, причем указанная конкретная часть предварительно определена в окрестности нижней концевой части каждой ноги;a third step of sequentially determining the positions of a particular part with respect to the indicated center of gravity in at least two states in the indicated state, said specific part being predetermined in the vicinity of the lower end part of each leg;
этап получения расчетных значений указанной силы реакции опоры, действующей на ногу, касающуюся грунта, последовательно, в состоянии одного положения указанного двуногого шагающего движущегося тела на основе уравнения движения для указанного центра тяжести, выражаемого с помощью массы и ускорения силы тяжести двуногого шагающего движущегося тела, ускорения указанного центра тяжести и указанной силы реакции опоры, действующей на ногу, касающуюся грунта;the step of obtaining the calculated values of the indicated reaction force of the support acting on the foot touching the ground, sequentially, in the state of one position of the indicated bipedal walking moving body based on the equation of motion for the specified center of gravity, expressed using mass and acceleration of gravity of the bipedal walking moving body, acceleration the specified center of gravity and the indicated reaction force of the support acting on the foot touching the ground;
этап получения расчетных значений указанных сил реакции опоры, действующих на обе ноги, последовательно, в состоянии двух положений указанного двуногого шагающего движущегося тела на основе уравнения движения для указанного центра тяжести, выраженного с помощью массы и ускорения силы тяжести двуногого шагающего движущегося тела, ускорения указанного центра тяжести и указанных сил реакций опоры, действующих на обе ноги, и выражения зависимости между положением указанной конкретной части каждой ноги относительно указанного центра тяжести и указанной силы реакции опоры, действующей на указанную ногу, причем указанное выражение зависимости определяют на основе допущения, что указанная сила реакции опоры, действующая на каждую ногу, действует из указанной конкретной части указанной ноги к указанному центру тяжести.the step of obtaining the calculated values of the indicated reaction forces of the support acting on both legs, sequentially, in the state of two positions of the specified biped walking moving body based on the equation of motion for the specified center of gravity, expressed using mass and acceleration of gravity of the biped walking walking body, acceleration of the specified center the severity and the indicated reaction forces of the support acting on both legs, and the expression of the relationship between the position of the specified specific part of each leg relative to the specified center STI and said floor reaction force acting on said leg, said expression is determined depending on the assumption that said floor reaction force acting on each leg body acts from said specific portion of said leg to said center of gravity.
2. Способ по п.1, в котором указанной конкретной частью каждой ноги является лодыжка указанной ноги.2. The method of claim 1, wherein said specific part of each leg is an ankle of said leg.
3. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий этап измерения ускорения в направлении вверх-вниз нижней части тела, поддерживаемой на обеих ногах посредством тазобедренного сустава каждой ноги, причем указанная нижняя часть тела расположена вблизи указанных тазобедренных суставов, в котором на указанном первом этапе состояние движения указанного двуногого шагающего движущегося тела оценивают так, что, если ускорение указанной нижней части тела в направлении вверх-вниз увеличивается до заданного порогового значения или более, то начинается указанное состояние двух положений, тогда как состояние одного положения заканчивается, и, если расчетное значение указанной силы реакции опоры, действующей на ногу, которая собирается сделать отрыв, уменьшается до заданного порогового значения или менее в указанном состоянии двух положений, то указанное состояние двух положений заканчивается, тогда как указанное состояние одного положения начинается.3. The method according to claim 1, further comprising the step of measuring acceleration in the up-down direction of the lower body supported on both legs by the hip joint of each leg, said lower body being located near said hip joints, wherein the movements of said bipedal walking moving body are evaluated so that if the acceleration of said lower body in an up-down direction increases to a predetermined threshold value or more, then the indicated state of two positions is found, while the state of one position ends, and if the calculated value of the indicated reaction force of the support acting on the leg, which is going to make a separation, decreases to a predetermined threshold value or less in the specified state of two positions, then the specified state of two positions ends, while the indicated state of one position begins.
4. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий этап соответствующего измерения угла отклонения тела, поддерживаемого на обеих ногах посредством тазобедренного сустава каждой ноги, углов сгибания, по меньшей мере, тазобедренного сустава и коленного сустава каждой ноги и ускорения заданной опорной точки указанного двуногого шагающего движущегося тела в указанной абсолютной системе координат, в котором на указанном втором этапе на основе угла отклонения указанного тела, углов сгибания указанных тазобедренных суставов и указанных коленных суставов, модели связи жестких тел, образованной путем представления указанного двуногого шагающего движущегося тела как связного тела из множества жестких тел, предварительно определенных масс соответствующих частей соответствующего жесткого тела двуногого шагающего движущегося тела, соответствующих соответствующим жестким телам указанной модели связи жестких тел, и положений, предварительно определенных центров тяжести соответствующих частей жесткого тела в соответствующих частях соответствующего жесткого тела, последовательно определяют положения центра тяжести указанного двуногого шагающего движущегося тела относительно указанной опорной точки, последовательно определяют ускорения указанного центра тяжести относительно указанной опорной точки на основе данных временного ряда положений указанного центра тяжести, а ускорение указанного центра тяжести в указанной абсолютной системе координат определяют из ускорения указанного центра тяжести относительно указанной опорной точки и ускорения указанной опорной точки в указанной абсолютной системе координат.4. The method according to claim 1, further comprising the step of appropriately measuring the angle of deviation of the body supported on both legs by the hip joint of each leg, the bending angles of at least the hip joint and knee joint of each leg, and accelerating the predetermined reference point of the indicated bipedal walking body in the specified absolute coordinate system in which at the specified second stage based on the deflection angle of the specified body, the bending angles of the specified hip joints and the specified track joints, a rigid body coupling model formed by representing the indicated biped walking walking body as a connected body from a plurality of rigid bodies, predetermined masses of the corresponding parts of the corresponding rigid body of the biped walking walking body, corresponding to the corresponding rigid bodies of the specified rigid body coupling model, and positions, predefined centers of gravity of the corresponding parts of the rigid body in the corresponding parts of the corresponding rigid body, the positions of the center of gravity of the indicated biped walking moving body relative to the indicated reference point are determined, the accelerations of the specified center of gravity relative to the indicated reference point are successively determined based on the time series of the positions of the specified center of gravity, and the acceleration of the specified center of gravity in the specified absolute coordinate system is determined from the acceleration of the specified center gravity relative to the specified reference point and the acceleration of the specified reference point in the specified absolute system coordinates.
5. Способ по п.4, в котором указанную опорную точку устанавливают на указанном теле.5. The method according to claim 4, in which the specified reference point is installed on the specified body.
6. Способ по п.4, в котором указанное тело имеет талию, связанную с обеими ногами посредством тазобедренных суставов, и грудную клетку, расположенную на талии так, чтобы отклоняться относительно указанной талии, а угол отклонения указанного тела, используемый для определения положения указанного центра тяжести, содержит углы отклонения талии и грудной клетки.6. The method according to claim 4, in which the specified body has a waist associated with both legs through the hip joints, and a chest located on the waist so as to deviate from the specified waist, and the angle of deviation of the specified body used to determine the position of the specified center severity, contains the angles of deviation of the waist and chest.
7. Способ по п.6, в котором указанная модель связи жестких тел является моделью, представляющей голень, расположенную на нижней стороне коленного сустава каждой ноги двуногого шагающего движущегося тела, бедро между указанным коленным суставом и указанным тазобедренным суставом, указанную талию и верхнюю часть тела, расположенную на верхней стороне указанной талии и включающую в себя указанную грудную клетку, в качестве жестких тел.7. The method according to claim 6, in which the specified model of the connection of rigid bodies is a model representing the lower leg located on the lower side of the knee joint of each leg of a bipedal walking moving body, the hip between the specified knee joint and the specified hip joint, the specified waist and upper body located on the upper side of the specified waist and including the specified chest, as rigid bodies.
8. Способ оценки момента, действующего, по меньшей мере, на один сустав каждой ноги двуногого шагающего движущегося тела, путем использования расчетных значений силы реакции опоры на каждой ноге, последовательно определенных с помощью способа по п.1, предусматривающий8. A method for evaluating the moment acting on at least one joint of each leg of a bipedal walking moving body by using the calculated values of the reaction force of the support on each leg, sequentially determined using the method according to claim 1, comprising
этап соответствующего измерения угла отклонения тела, поддерживаемого на обеих ногах посредством тазобедренного сустава каждой ноги, углов сгибания, по меньшей мере, тазобедренного сустава и коленного сустава каждой ноги, и ускорения заданной опорной точки указанного двуногого шагающего движущегося тела в указанной абсолютной системе координат;a step of appropriately measuring a body deflection angle supported on both legs by a hip joint of each leg, bending angles of at least a hip joint and a knee joint of each leg, and accelerating a predetermined reference point of said biped walking body in said absolute coordinate system;
этап последовательного определения углов отклонения соответствующих частей соответствующего жесткого тела двуногого шагающего движущегося тела, соответствующих соответствующим жестким телам указанной модели связи жестких тел, на основе угла отклонения указанного тела, углов сгибания, соответственно, указанного тазобедренного сустава и указанного коленного сустава каждой ноги, и модели связи жестких тел, образованной путем представления указанного двуногого шагающего движущегося тела как связного тела из множества жестких тел;the step of sequentially determining the deflection angles of the corresponding parts of the corresponding rigid body of the bipedal walking moving body, corresponding to the corresponding rigid bodies of the specified rigid body coupling model, based on the deflection angle of the specified body, flexion angles, respectively, of the specified hip joint and the specified knee joint of each leg, and the communication model rigid bodies formed by representing the specified two-legged walking moving body as a connected body of many rigid bodies;
этап последовательного определения положений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела относительно указанной опорной точки на основе углов отклонения указанных соответствующих частей соответствующего жесткого тела, предварительно определенных масс соответствующих частей соответствующего жесткого тела и положений предварительно определенных центров тяжести соответствующих частей жесткого тела, в соответствующих частях соответствующего жесткого тела, и последовательного определения ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела относительно указанной опорной точки на основе данных временного ряда положений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела;the step of sequentially determining the positions of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body relative to the indicated reference point based on the deflection angles of the indicated corresponding parts of the corresponding rigid body, the predetermined masses of the corresponding parts of the corresponding rigid body and the positions of the predefined centers of gravity of the corresponding parts of the rigid body, in the corresponding parts of the corresponding rigid body, and sequential determination of accelerations cent the severity of the corresponding parts of the corresponding rigid body relative to the indicated reference point based on data from a time series of the positions of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body;
этап последовательного определения ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела в указанной абсолютной системе координат из ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела относительно указанной опорной точки, и ускорений указанной опорной точки в указанной абсолютной системе координат;the step of sequentially determining the accelerations of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body in the specified absolute coordinate system from the accelerations of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body relative to the specified reference point, and the accelerations of the specified reference point in the specified absolute coordinate system;
этап последовательного определения угловых скоростей соответствующих частей соответствующего жесткого тела на основе данных временного ряда углов отклонения соответствующих частей соответствующего жесткого тела;the step of sequentially determining the angular velocities of the corresponding parts of the corresponding rigid body based on data from a time series of deviation angles of the corresponding parts of the corresponding rigid body;
этап последовательного определения расчетных положений точки приложения силы реакции опоры каждой ноги в указанном двуногом шагающем движущемся теле на основе, по меньшей мере, угла отклонения бедра указанной ноги и угла сгибания коленного сустава указанной ноги в качестве соответствующих частей жесткого тела указанного двуногого шагающего движущегося тела; иthe step of sequentially determining the calculated positions of the point of application of the reaction force of the support of each leg in the indicated biped walking moving body based on at least the angle of deviation of the thigh of the specified leg and the angle of flexion of the knee joint of the specified leg as the corresponding parts of the rigid body of the specified biped walking moving body; and
этап оценки момента, действующего, по меньшей мере, на один из суставов каждой ноги указанного двуногого шагающего движущегося тела на основе модели обратной динамики при использовании расчетных значений указанной силы реакции опоры, расчетного положения указанной точки приложения силы реакции опоры, ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела и угловых скоростей указанных соответствующих частей соответствующего жесткого тела в указанной абсолютной системе координат, углов отклонения соответствующих частей соответствующего жесткого тела, предварительно определенных масс и размеров соответствующих частей соответствующего жесткого тела, положений предварительно определенных центров тяжести соответствующих частей жесткого тела в соответствующих частях соответствующего жесткого тела, и предварительно определенных моментов инерции соответствующих частей соответствующего жесткого тела.the step of evaluating the moment acting on at least one of the joints of each leg of the indicated biped walking moving body based on the inverse dynamics model using the calculated values of the indicated support reaction force, the calculated position of the indicated application point of the support reaction force, the accelerations of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body and angular velocities of the indicated corresponding parts of the corresponding rigid body in the specified absolute coordinate system, deviation angles respectively uyuschih parts corresponding rigid body of predetermined weight and dimensions of the respective parts of the corresponding rigid bodies of predetermined positions corresponding to the centers of gravity of the rigid body portions in the respective parts of the respective rigid-body and the pre-defined moments of inertia of the respective portions corresponding to the rigid body.
9. Способ оценки момента, действующего, по меньшей мере, на один сустав каждой ноги двуногого шагающего движущегося тела, путем использования расчетных значений силы реакции опоры на каждой ноге, последовательно определенные с помощью способа по п.4, предусматривающий9. A method for evaluating the moment acting on at least one joint of each leg of a bipedal walking moving body by using the calculated values of the reaction force of the support on each leg, sequentially determined using the method of claim 4, comprising
этап последовательного определения углов отклонения в указанной абсолютной системе координат соответствующих частей соответствующего жесткого тела двуногого шагающего движущегося тела, соответствующих жестким телам указанной модели связи жестких тел, на основе угла отклонения указанного тела, углов сгибания, соответственно, указанного тазобедренного сустава и указанного коленного сустава каждой ноги, и указанной модели связи жестких тел;the step of sequentially determining the deviation angles in the indicated absolute coordinate system of the corresponding parts of the corresponding rigid body of the bipedal walking moving body corresponding to the rigid bodies of the specified rigid body communication model, based on the deflection angle of the specified body, the bending angles, respectively, of the specified hip joint and the specified knee joint of each leg , and the specified model of the connection of rigid bodies;
этап последовательного определения положений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела относительно указанной опорной точки на основе углов отклонения указанных соответствующих частей соответствующего жесткого тела, предварительно определенных масс соответствующих частей соответствующего жесткого тела и положений центров тяжести соответствующих частей жесткого тела в соответствующих частях соответствующего жесткого тела, и последовательного определения ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела относительно указанной опорной точки на основе данных временного ряда положений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела;the step of sequentially determining the positions of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body relative to the indicated reference point based on the deflection angles of the indicated corresponding parts of the corresponding rigid body, the predetermined masses of the corresponding parts of the corresponding rigid body and the positions of the centers of gravity of the corresponding parts of the rigid body in the corresponding parts of the corresponding rigid body, and sequential determination of the accelerations of the centers of gravity corresponding to the asta of the corresponding rigid body relative to the specified reference point based on data from a time series of positions of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body;
этап последовательного определения ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела в указанной абсолютной системе координат из ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела относительно указанной опорной точки, и ускорений указанной опорной точки в указанной абсолютной системе координат;the step of sequentially determining the accelerations of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body in the specified absolute coordinate system from the accelerations of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body relative to the specified reference point, and the accelerations of the specified reference point in the specified absolute coordinate system;
этап последовательного определения угловых скоростей соответствующих частей соответствующего жесткого тела на основе данных временного ряда углов отклонения соответствующих частей соответствующего жесткого тела;the step of sequentially determining the angular velocities of the corresponding parts of the corresponding rigid body based on data from a time series of deviation angles of the corresponding parts of the corresponding rigid body;
этап последовательного определения расчетных положений точки приложения силы реакции опоры каждой ноги в указанном двуногом шагающем движущемся теле на основе, по меньшей мере, угла отклонения бедра указанной ноги и угла сгибания коленного сустава указанной ноги в качестве соответствующих частей жесткого тела указанного двуногого шагающего движущегося тела; иthe step of sequentially determining the calculated positions of the point of application of the reaction force of the support of each leg in the indicated biped walking moving body based on at least the angle of deviation of the thigh of the specified leg and the angle of flexion of the knee joint of the specified leg as the corresponding parts of the rigid body of the specified biped walking moving body; and
этап оценки момента, действующего, по меньшей мере, на один из суставов каждой ноги указанного двуногого шагающего движущегося тела на основе модели обратной динамики при использовании расчетного значения указанной силы реакции опоры, расчетного положения указанной точки приложения силы реакции опоры, ускорений центров тяжести соответствующих частей соответствующего жесткого тела и угловых скоростей указанных соответствующих частей соответствующего жесткого тела в указанной абсолютной системе координат, углов отклонения соответствующих частей соответствующего жесткого тела, предварительно определенных масс и размеров соответствующих частей соответствующего жесткого тела, положений предварительно определенных центров тяжести соответствующих частей жесткого тела в соответствующих частях соответствующего жесткого тела, и предварительно определенных моментов инерции соответствующих частей соответствующего жесткого тела.the step of evaluating the moment acting on at least one of the joints of each leg of the indicated biped walking moving body based on the inverse dynamics model using the calculated value of the indicated support reaction force, the calculated position of the indicated support reaction force application point, the accelerations of the centers of gravity of the corresponding parts of the corresponding rigid body and angular velocities of the indicated corresponding parts of the corresponding rigid body in the specified absolute coordinate system, deviation angles respectively pertinent part a corresponding rigid body of predetermined weight and dimensions of the respective parts of the corresponding rigid bodies of predetermined positions corresponding to the centers of gravity of the rigid body portions in the respective parts of the respective rigid-body and the pre-defined moments of inertia of the respective portions corresponding to the rigid body.