【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，具体涉及一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法、系统、设备、介质及程序。
技术介绍
1、张拉整体机器人，作为机器人
的创新之作，其独特的刚柔混合结构，由精密编排的刚性杆件与弹性索件交织而成，赋予了这类机器人前所未有的变形灵活性和环境适应性。在行星表面崎岖不平的探索任务或灾后废墟复杂多变的环境中，张拉整体机器人能够灵活调整其结构形态，以非传统的跳跃方式穿越障碍，展现出相较于传统轮式、足式机器人无可比拟的优势。然而，正是这种复杂的结构特性，也为张拉整体机器人在实现精准跳跃控制方面设置了重重障碍。
2、当前，针对张拉整体机器人跳跃运动控制技术的研究主要聚焦于两大方向：开环控制方法与智能学习控制方法。开环控制策略，如基于工程师经验的手动调整控制输入或利用蒙特卡洛方法广泛搜索控制输入空间，尽管在一定程度上实现了跳跃运动的初步控制，但其根本缺陷在于过度依赖张拉整体结构的静力学分析，而忽视了跳跃过程中结构动力学特性的关键作用。这种忽略导致控制系统在面对外界环境突变(如地面不平、风力干扰等)时显得脆弱无力，难以确保跳跃速度、高度及轨迹的精确控制，严重影响了任务执行的可靠性和成功率。
3、与此同时，智能学习控制方法，如进化算法、深度强化学习等，以其强大的数据处理能力和自适应优化能力，为张拉整体机器人跳跃控制提供了新的思路。然而，这些方法在实际应用中却面临另一重挑战：它们往往侧重于控制策略的全局优化，而忽视了张拉整体机器人特有的运动分析问题，导致张拉整体机器人运动控制方法中误差较大、鲁棒性不足等缺
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的张拉整体机器人运动控制方法中误差较大、鲁棒性不足等缺陷的问题。本专利技术提供了一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，解决了现有张拉整体机器人运动控制方法中误差较大、鲁棒性不足等缺陷，实现了运动状态可控的张拉整体机器人跳跃运动。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案。
3、第一方面，本专利技术提供一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，包括：
4、建立考虑接触碰撞条件下的张拉整体机器人动力学模型；
5、根据张拉整体机器人动力学模型，规划起跳阶段质心期望运动轨迹；
6、通过起跳阶段质心期望运动轨迹，获得机器人质心运动轨迹跟踪结果；
7、基于机器人质心运动轨迹跟踪结果，设计张拉整体机器人下落阶段闭环控制律，以控制机器人保持平衡构型并平稳落地。
8、作为本专利技术的进一步改进，所述建立考虑接触碰撞条件下的张拉整体机器人动力学模型，包括：
9、基于互补关系描述张拉整体机器人节点与环境曲面的接触碰撞过程，并根据非保守力作用下完整系统的拉格朗日方程，建立考虑接触碰撞条件下的张拉整体机器人动力学模型；
10、张拉整体机器人动力学模型，具体表示如下：
11、
12、φq(q)＝o
13、
14、式中，q∈rn表示张拉整体机器人广义坐标向量，表示机器人杆构件的位置和方向；m(q)∈rn×n表示惯性矩阵；a(q)表示张拉整体结构平衡矩阵，a(q)中元素表示为lj表示索构件长度；b(q)＝a(q)sl(q)表示操纵矩阵，l(q)＝diag(l1,l2…lm)，s＝diag(e1a1,e2a2…emam)，s＝[e1a1 e2a2…emam]t，ej表示索构件的杨氏模量，aj表示索构件的横截面积；u＝[1/r1 1/r2…1/rm]t表示控制输入，rj表示索构件原长；u＝[1/r1 1/r2 … 1/rm]t表示控制输入，rj表示索构件原长；qn表示机器人节点与环境曲面的法向接触广义力向量，qf表示机器人节点与环境曲面的切向摩擦广义力向量，φq(q)为张拉整体机器人杆构件广义坐标的完整约束，λq为对应的拉格朗日乘子。
15、作为本专利技术的进一步改进，所述根据张拉整体机器人动力学模型，规划起跳阶段质心期望运动轨迹，包括：
16、基于互补关系简化张拉整体机器人动力学模型，得到简化后的张拉整体机器人动力学模型；
17、基于线性投影算子方法将简化后的张拉整体机器人动力学模型转化为面向控制律设计的常微分方程形式的动力学方程；
18、基于二次规划方法，通过常微分方程形式的动力学方程进行张拉整体机器人起跳阶段质心运动轨迹规划，生成满足期望跳跃任务要求的起跳阶段质心期望运动轨迹。
19、作为本专利技术的进一步改进，所述张拉整体机器人起跳阶段质心运动轨迹规划，包括张拉整体机器人质心垂向运动轨迹及张拉整体机器人质心前向运动轨迹规划；
20、所述张拉整体机器人质心垂向运动轨迹，包括：
21、机器人质心垂向运动的线性模型表示为：
22、式中，表示质心垂向运动向量，zk为k时刻机器人质心垂向位移，t表示仿真步长；
23、规定期望的机器人起跳阶段时长为nt，基于得到机器人起跳阶段的预测模型为：
24、式中：zk+1＝[zk+1…zk+n]t，
25、
26、通过二次规划问题进行质心垂向运动轨迹规划，得到：
27、
28、式中，qz为权重矩阵，ht表示离地时刻期望质心高度，表示离地时刻质心期望垂向速度，hd表示机器人质心期望跳跃高度，g表示重力加速度；
29、将二次规划的解uk代入即得到机器人起跳阶段的质心高度期望轨迹zk+1；
30、所述张拉整体机器人质心前向运动轨迹规划，包括：
31、张拉整体机器人质心前向运动的线性模型为：
32、张拉整体机器人起跳阶段的预测模型为：
33、式中，xk为k时刻机器人质心垂向位移，xk+1＝[xk+1 …xk+n]t，
34、通过二次规划问题进行质心前向运动轨迹规划：
35、
36、式中，qx为权重矩阵，xt表示离地时刻期望质心水平位置，vxt表示离地时刻质心期望水平速度，g表示重力加速度，μ表示地面摩擦系数；
37、将二次规划的解uk代入即得到机器人起跳阶段的质心前向期望轨迹xk+1。
38、作为本专利技术的进一步改进，所述通过起跳阶段质心期望运动轨迹，获得机器人质心运动轨迹跟踪结果，包括：
39、基于非线性自适应闭环控制方法设计张拉整体机器人起跳阶段的质心轨迹跟踪控制律，实现机器人质心运动轨迹跟踪，以控制机器人达到期望跳跃目标，获得机器人质心运动轨迹跟踪结果。
40、作为本专利技术的进一步改进，所述基于机器人质心运动轨迹跟踪结果，设计张拉整体机器人下落阶段闭环控制律，以控制机器人保持平衡构型并平稳落地，包括：
41、在机器人下落阶段，将地面接触力视为外界扰动，基于线性投影算子方法，将张拉整体机器人动力学模型简化为：
42、
43、式中，mq＝pqm+(i-pq)，bq＝pqb(q本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述建立考虑接触碰撞条件下的张拉整体机器人动力学模型，包括：
3.根据权利要求1所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述根据张拉整体机器人动力学模型，规划起跳阶段质心期望运动轨迹，包括：
4.根据权利要求3所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述张拉整体机器人起跳阶段质心运动轨迹规划，包括张拉整体机器人质心垂向运动轨迹及张拉整体机器人质心前向运动轨迹规划；
5.根据权利要求1所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述通过起跳阶段质心期望运动轨迹，获得机器人质心运动轨迹跟踪结果，包括：
6.根据权利要求2所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述基于机器人质心运动轨迹跟踪结果，设计张拉整体机器人下落阶段闭环控制律，以控制机器人保持平衡构型并平稳落地，包括：
7.一种张拉整体机器人跳跃运动闭环
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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时实现权利要求1-6任一项所述一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述建立考虑接触碰撞条件下的张拉整体机器人动力学模型，包括：
3.根据权利要求1所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述根据张拉整体机器人动力学模型，规划起跳阶段质心期望运动轨迹，包括：
4.根据权利要求3所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述张拉整体机器人起跳阶段质心运动轨迹规划，包括张拉整体机器人质心垂向运动轨迹及张拉整体机器人质心前向运动轨迹规划；
5.根据权利要求1所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭环控制方法，其特征在于，所述通过起跳阶段质心期望运动轨迹，获得机器人质心运动轨迹跟踪结果，包括：
6.根据权利要求2所述的一种张拉整体机器人跳跃运动闭...
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