本發(fā)明涉及一種機器人優(yōu)化設(shè)計方法，具體涉及一種舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化方法，屬于智能電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國科學(xué)的快速發(fā)展以及資源的日漸匱乏，面向海洋的開發(fā)已經(jīng)成為我國21世紀(jì)最重要的方向，面對水下極端、復(fù)雜的環(huán)境，大深度、大范圍和高危險的資源考察和開發(fā)任務(wù)，水下機器人受到廣泛關(guān)注，現(xiàn)有技術(shù)中四足機器人，每條腿擁有4個自由度，由舵機驅(qū)動，該機器人在控制方面存在以下幾個問題：與小型爬行仿生機器人不同，該機器人需要在水下極端環(huán)境中工作，并帶有一定負(fù)載，需要較大的驅(qū)動力；為了對抗海浪等外界干擾，機器人的整體設(shè)計重量較大；在實際工作過程中，機器人可能在重力方向上爬行，故機器人自重是一個重要的負(fù)載，這要求機器人腿部足夠強壯，不能像傳統(tǒng)仿生機器人一樣，將重量集中在機身，為了減小水下足式爬壁機器人步態(tài)控制誤差，提出一種舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
（一）要解決的技術(shù)問題
為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化方法，有效地減小軌跡跟隨誤差，使舵機可以較好地跟隨理想曲線，從而驗證了該方法的可行性；在負(fù)載較大或負(fù)載對舵機運行產(chǎn)生一定影響時，可以利用該方法有效地消除誤差。
（二）技術(shù)方案
本發(fā)明的舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化方法，包括以下步驟：
第一步：建立機器人單腿運動模型，正確推導(dǎo)運動學(xué)正逆解；
第二步：通過足底位置反算出各個關(guān)節(jié)的理論輸入角度，通過完成運動學(xué)仿真，得到不同步態(tài)下，機器人足底運動軌跡以及各個關(guān)節(jié)理論輸入角度的曲線；
第三步：進(jìn)行試驗，通過試驗發(fā)現(xiàn)，由于回程差、重力等因素造成的滯環(huán)和飽和相結(jié)合的非線性環(huán)節(jié)，推導(dǎo)出理論表達(dá)式，并通過線性回歸的方法得到參數(shù)；
第四步：在控制策略中加入了前饋補償?shù)沫h(huán)節(jié)，通過足底豎直直線和拋物線運動兩種軌跡，驗證加入該方法后角度相對誤差穩(wěn)定在1%左右。
（三）有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化方法，有效地減小軌跡跟隨誤差，使舵機可以較好地跟隨理想曲線，從而驗證了該方法的可行性；在負(fù)載較大或負(fù)載對舵機運行產(chǎn)生一定影響時，可以利用該方法有效地消除誤差。
具體實施方式
一種舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化方法，包括以下步驟：
第一步：建立機器人單腿運動模型，正確推導(dǎo)運動學(xué)正逆解；
第二步：通過足底位置反算出各個關(guān)節(jié)的理論輸入角度，通過完成運動學(xué)仿真，得到不同步態(tài)下，機器人足底運動軌跡以及各個關(guān)節(jié)理論輸入角度的曲線；
第三步：進(jìn)行試驗，通過試驗發(fā)現(xiàn)，由于回程差、重力等因素造成的滯環(huán)和飽和相結(jié)合的非線性環(huán)節(jié)，推導(dǎo)出理論表達(dá)式，并通過線性回歸的方法得到參數(shù)；
第四步：在控制策略中加入了前饋補償?shù)沫h(huán)節(jié)，通過足底豎直直線和拋物線運動兩種軌跡，驗證加入該方法后角度相對誤差穩(wěn)定在1%左右。
本發(fā)明的舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化方法，有效地減小軌跡跟隨誤差，使舵機可以較好地跟隨理想曲線，從而驗證了該方法的可行性；在負(fù)載較大或負(fù)載對舵機運行產(chǎn)生一定影響時，可以利用該方法有效地消除誤差。
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。