【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车辆结构优化，特别是涉及一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法、装置、介质及产品。
技术介绍
1、轮腿式车辆能够实现轮式和足式行走功能，具有地面适应能力强、灵活性好的特点，因此，成为了国内外机器人领域的研究热点。
2、国外，有多位学者通过研究，已经开发出了一款六足轮腿混合月球探测机器人、一款六足轮腿式车辆和一款电、液混合驱动的四足轮腿机器人。国内，有多位学者通过研究，已经研发出了：（1）一款名为rolling-wolf的四足轮腿混合机器人，该四足轮腿混合机器人的腿部由3个自由度的串联机构组成；（2）一种轮腿混合式机器人，该轮腿混合式机器人的腿部采用基于stewart平台的并联机构；（3）基于2-ups/(s+spr)r闭环并联腿部结构，设计开发出了一款四足轮腿式移动机器人；（4）一款noros-ii六足机器人，机器人腿部由3个自由度的串联机构组成。但是目前国内外对轮腿式车辆的研究主要集中在运动控制和轨迹规划方面，缺乏对于结构方面的优化设计。
3、对于结构方面的优化设计，特别是对于腿部系统的优化，在四足机器人领域已经有了比较成熟的研究，包括：（1）采用基于引力解耦驱动的优化方法对腿部参数进行优化，但这种方法很难将机器人与人无条件相结合；（2）考虑运动稳定性和液压执行器固有频率的影响，对四足机器人支腿的结构参数进行了优化设计；（3）基于弹簧倒立摆运动学参考模型对四足机器人的腿部参数进行了优化，优化算法提供了一种在设计空间内搜索合适参数的方法；（4）应用遗传算法来优化四足机器人的腿部结构。上述研究验证
4、综上所述，现有的关于轮腿式车辆的研究成果缺乏对腿部结构参数优化的细致研究，而比较成熟的足式机器人的腿部结构参数优化方法又缺乏普适性，难以直接应用到单腿多具备一个车轮旋转自由度的轮腿式车辆上。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法、装置、介质及产品，利用轮腿式车辆的腿部结构参数优化模型对轮腿式车辆的腿部结构参数进行优化，能够降低关节扭矩和能量消耗，提升轮腿式车辆的运动性能。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案。
3、一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，轮腿式车辆包括多条轮腿，每一条轮腿均包括大腿和小腿，大腿一端连接髋关节，大腿另一端连接膝关节，小腿一端连接膝关节，小腿另一端连接车轮，包括如下步骤。
4、建立轮腿式车辆的腿部结构参数优化模型；所述腿部结构参数优化模型的目标函数为最小化关节扭矩和能量消耗，约束条件包括动力学约束、轮端可行域约束、关节角度约束、关节角速度约束和关节扭矩约束。
5、对所述腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果；所述腿部结构参数优化结果包括轮腿式车辆每一条轮腿的大腿长度、大腿质量、小腿长度和小腿质量。
6、一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法的步骤。
7、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法的步骤。
8、一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法的步骤。
9、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果。
10、本专利技术用于提供一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法、装置、介质及产品，先建立轮腿式车辆的腿部结构参数优化模型，腿部结构参数优化模型的目标函数为最小化关节扭矩和能量消耗，约束条件包括动力学约束、轮端可行域约束、关节角度约束、关节角速度约束和关节扭矩约束。再对腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果，腿部结构参数优化结果包括轮腿式车辆每一条轮腿的大腿长度、大腿质量、小腿长度和小腿质量。本专利技术利用轮腿式车辆的腿部结构参数优化模型对轮腿式车辆的腿部结构参数进行优化，能够降低关节扭矩和能量消耗，提升轮腿式车辆的运动性能。
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1.一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，轮腿式车辆包括多条轮腿，每一条轮腿均包括大腿和小腿，大腿一端连接髋关节，大腿另一端连接膝关节，小腿一端连接膝关节，小腿另一端连接车轮，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，所述目标函数包括：
3.根据权利要求1所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，所述动力学约束包括：
4.根据权利要求1所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，对所述腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果，具体包括：利用遗传算法对所述腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果。
5.根据权利要求4所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，利用遗传算法对所述腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，计算所述个体在小跑步态工况下的目标函数值，具体包括：p>
7.根据权利要求6所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，基于所述运动参数计算每一条轮腿的各个关节在各个时刻的关节扭矩，具体包括：
8.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，轮腿式车辆包括多条轮腿，每一条轮腿均包括大腿和小腿，大腿一端连接髋关节，大腿另一端连接膝关节，小腿一端连接膝关节，小腿另一端连接车轮，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，所述目标函数包括：
3.根据权利要求1所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，所述动力学约束包括：
4.根据权利要求1所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，对所述腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果，具体包括：利用遗传算法对所述腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果。
5.根据权利要求4所述的一种轮腿式车辆腿部结构参数优化方法，其特征在于，利用遗传算法对所述腿部结构参数优化模型进行优化求解，得到轮腿式车辆的腿部结构参数优化结果，具体包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩立金，许绍伟，谢景硕，任晓磊，商庆一，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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