机械腿足及应用其的腿足式机器人及触地检测方法技术

本发明专利技术提供了一种机械腿足及应用其的腿足式机器人及触地检测方法，涉及足式机器人的技术领域

【技术实现步骤摘要】
机械腿足及应用其的腿足式机器人及触地检测方法


[0001]本专利技术涉及足式机器人的
，尤其涉及一种机械腿足及应用其的腿足式机器人及触地检测方法
。

技术介绍

[0002]腿足式机器人采用相对独立的落脚点完成运动，具有灵活的机动性
。
稳定的运动对于足式机器人至关重要，在运动过程中保持机体的稳定性和平衡性是腿足式机器人适应不同地形环境的先决条件
。
[0003]在平整的地面上，腿足式机器人能够稳定地完成规划的运动，但是对于非平坦地形，机器人仍然只按照规划进行运动时，将会出现机身失去平衡，造成滑倒或侧翻的现象
。
因此，机器人与地面的真实接触状态是足式机器人稳定性规划和控制的一个重要因素，可靠的触地状态检测对其至关重要，可作为后续设置足端落足点的依据
。
[0004]现有技术中常规的足式机器人在进行足端触地检测而专门设计的各种传感器，通常存在结构复杂
、
质量和体积大
、
价格高以及通用性差的缺点，结构复杂的传感器在足式机器人运动中易于损坏，而笨重的传感器安装在机器人腿部或足端将增加其肢体质量，对机器人动力学建模及整体控制方面造成影响，而且高昂的价格会增加设计成本，因此应用和推广价值有限
。
同时，采用纯算法计算而不安装传感器的方式进行接触状态估计的方式，检测效果往往不够精确，准确度不够高
。
因此，亟需提供一种方案改善上述问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种机械腿足及应用其的腿足式机器人及触地检测方法，能够精确测机械腿足的触地状态，并且其检测结果可靠
。
[0006]第一方面，本专利技术提供的一种机械腿足，采用如下的技术方案：
[0007]包括用于与腿足式机器人传动连接的支撑部，且所述支撑部的端部转动连接有触地部，所述触地部与所述支撑部之间设置有复位部，所述复位部用于对所述支撑部与所述触地部之间的转动状态进行复位；
[0008]所述支撑部与所述触地部的转动连接处设置有霍尔传感组件，所述霍尔传感组件用于将所述支撑部与所述触地部的转动幅度转换为第一电压信号；所述触地部上设置有压力传感组件，所述压力传感组件用于将所述触地部承载的压力程度转换为第二电压信号
。
[0009]本专利技术所提供的一种机械腿足的有益效果在于，通过结合霍尔传感组件和压力传感组件，能够提高对触地状态进行测量时的精度，提高检测结果的可靠性，并且将霍尔传感组件设置在支撑部与触地部之间的转动连接处，能够将触地部在接触
/
离开地面时与支撑部之间的角度变化转换为第一电压信号，并且压力传感组件能够将触地部承载的压力大小转换为第二电压信号
。
[0010]可选地，所述霍尔传感组件包括霍尔传感器和第一磁铁块，所述第一磁铁块位于所述触地部上，所述霍尔传感器位于支撑部靠近触地部的一侧，所述霍尔传感器用于将所
述第一磁铁块的磁通量变化转换为第一电压信号
。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种腿足式机器人，包括至少一个前述任一可选的机械腿足
。
[0012]本专利技术提供的一种腿足式机器人的有益效果在于，只需要检测机械腿足中触地部的触地情况，而不需要精确测量足端触地时的受力大小和方向，同时能够提高对机械腿足进行触地检测的精度和速率，从而有利于对机器人进行路径规划并提高机器人的运动稳定性
。
[0013]第三方面，本专利技术提供一种触地检测方法，包括以下步骤；
[0014]获取霍尔传感组件转换输出的第一电压信号及压力传感组件转换输出的第二电压信号；
[0015]对所述第一电压信号及所述第二电压信号分别进行归一化处理后，分配不同权重后计算权重电压；
[0016]将所述权重电压与预设触地阈值比较，输出最终触地状态结果
。
[0017]本专利技术提供的一种触地检测方法的有益效果在于，进行触地检测时，结合第一电压信号和第二电压信号计算得到权重电压后，并将权重电压与预设触地阈值进行比较，能够提高对触地状态进行检测的精度
。
[0018]可选地，执行对所述第一电压信号进行归一化处理时，根据以下公式进行归一化处理：
[0019][0020]其中，
V
′
H
为归一化处理后的第一电压信号，
V
H
为霍尔传感组件输出的第一电压信号，
V
Hmax
为霍尔传感组件输出电压信号的最大值，
V
Hmin
为霍尔传感组件输出电压信号的最小值
。
[0021]可选地，执行对所述第二电压信号进行归一化处理时，根据以下公式进行归一化处理：
[0022][0023]其中，
V
′
P
为归一化处理后的第二电压信号，
V
P
为压力传感组件输出的第二电压信号，
V
Pmax
为压力传感组件输出电压信号的最大值，
V
Pmin
为压力传感组件输出电压信号的最小值
。
[0024]可选地，执行分配不同权重后计算权重电压时，根据以下公式进行计算：
[0025]V
S
＝
α
V
′
H
+(1
‑
α
)V
′
P
[0026]其中，
V
S
为权重电压，
V
′
H
为归一化处理后的第一电压信号，
V
′
P
为归一化处理后的第二电压信号，
α
为预设权重系数
。
[0027]可选地，执行将所述权重电压与预设触地阈值比较的过程中，根据以下公式进行比较：
[0028][0029]其中，
S
′
为触地检测状态，
S
′
＝1表示触地，
S
′
＝0表示离地，
C
T
为预设触地阈值
。
[0030]可选地，执行输出最终触地状态结果后，执行以下步骤：判断所述最终触地状态结果是否为期望触地状态
。
[0031]可选地，执行判断所述最终触地状态结果是否为期望触地状态的过程中，根据以下公式进行判断：
[0032][0033]其中，
S
d
为期望触地状态，
S
d
＝1表示期望触地，
S
d
＝0表示期望离地；
[0034]当
S
′
＝
S
d
＝0时，表示正常离地；
[0035]当
S
′
＝
S
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种机械腿足，其特征在于，包括用于与腿足式机器人传动连接的支撑部，且所述支撑部的端部转动连接有触地部，所述触地部与所述支撑部之间设置有复位部，所述复位部用于对所述支撑部与所述触地部之间的转动状态进行复位；所述支撑部与所述触地部的转动连接处设置有霍尔传感组件，所述霍尔传感组件用于将所述支撑部与所述触地部的转动幅度转换为第一电压信号；所述触地部上设置有压力传感组件，所述压力传感组件用于将所述触地部承载的压力程度转换为第二电压信号
。2.
根据权利要求1所述的机械腿足，其特征在于，所述霍尔传感组件包括霍尔传感器和第一磁铁块，所述第一磁铁块位于所述触地部上，所述霍尔传感器位于支撑部靠近触地部的一侧，所述霍尔传感器用于将所述第一磁铁块的磁通量变化转换为第一电压信号
。3.
一种腿足式机器人，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至2任一项所述的机械腿足
。4.
一种触地检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取霍尔传感组件转换输出的第一电压信号及压力传感组件转换输出的第二电压信号；对所述第一电压信号及所述第二电压信号分别进行归一化处理后，分配不同权重后计算权重电压；将所述权重电压与预设触地阈值比较，输出最终触地状态结果
。5.
根据权利要求4所述的触地检测方法，其特征在于，执行对所述第一电压信号进行归一化处理时，根据以下公式进行归一化处理：其中，
V
′
H
为归一化处理后的第一电压信号，
V
H
为霍尔传感组件输出的第一电压信号，
V
Hmax
为霍尔传感组件输出电压信号的最大值，
V
Hmin
为霍尔传感组件输出电压信号的最小值
。6.
根据权利要求4所述的触地检测方法，其特征在于，执行对所述第二电压信号进行归一化处理时，根据以下公式进行归一化处理：其中，
V
′
P
为归一化处理后的第二电压信号，
V
P
为压力传感组件输出的第二电压信号，
V
Pmax
为压力传感组件输出电压信号的最大值，
V
Pmin
为压力传感组件输出电压信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国平，韩杨杨，陆振宇，周声赟，陈泽康，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：