1.一种液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法,其特征在于:其包括如下步骤:S1、将液压机器人足端干扰力FL进行离散采样,得到液压机器人相邻时刻足端干扰力变化量ΔFL,具体计算公式为:ΔFL=FL(ti+Δt)‑FL(ti)
其中,Δt为采样间隔时间,ti为第i个采样时刻,ΔFL为液压机器人相邻时刻足端干扰力变化量,FL为液压机器人足端干扰力;
S2、利用液压机器人相邻时刻足端干扰力变化量与足端笛卡尔空间阻抗刚度与阻抗阻尼矩阵得到液压机器人相邻时刻的足端位移变化量Δxc,计算公式如下:其中,ZDc为足端阻抗特性参数,Δxc为液压机器人相邻时刻的足端位移变化量;
S3、将机器人足端位移变化量通过逆运动学解算得到关节驱动单元位移变化量Δxp,具体计算公式为:+
Δxp=AJ Δxc
+
其中,J 为机器人雅克比矩阵J的伪逆矩阵,A为构型矩阵,Δxp为关节驱动单元位移变化量;
S4、将关节液压驱动单元输出力变化量乘以关节等效阻抗特性参数,得到相邻时刻关节液压驱动单元的输出力变化量ΔFh,具体计算公式为:ΔFh=ZDhΔxp
其中,ZDh为液压驱动单元等效阻抗特性参数,ΔFh为相邻时刻关节液压驱动单元的输出力变化量;
S5、将机器人关节液压驱动单元输出力变化量通过正静力学解算得到机器人足端干扰力ΔFL',具体计算公式为:T T + T
其中,J 为机器人雅克比矩阵J的转置矩阵,(J) 为J的广义逆矩阵,L为机器人连杆长度矩阵,ΔF′L为正静力学解算得到的机器人足端干扰力,τ′为旋转关节所受力矩;
S6、将液压机器人在关节进行阻抗控制时得到的足端干扰力ΔF’L进行累加求和,得到机器人预测足端干扰力F’L,具体计算公式为:其中,N为离散采样数,F’L为通过预测得到的机器人预测足端干扰力;
S7、将足端干扰力FL与预测足端干扰力F’L进行对比,如果二者相等,则输出等效阻抗刚度与等效阻抗阻尼映射矩阵正确。
2.根据权利要求1所述的液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法,其特征在于:步骤S2中阻抗特性参数ZDc表达式为:ZDc=Bcs+Kc
其中,Bc为足端笛卡尔空间阻尼矩阵,Kc为足端笛卡尔空间刚度矩阵,s为拉普拉斯算子。
3.根据权利要求1所述的液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法,其特征在于:阻抗特性参数ZDh表达式为:ZDh=Bhs+Kh
其中,Bh为关节空间等效阻尼矩阵,Kh为关节空间等效刚度矩阵。
4.根据权利要求1所述的液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法,其特征在于:步骤S1中Δt为1ms。
5.根据权利要求1所述的液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法,其特征在于:如步骤S7中足端干扰力FL与预测足端干扰力FL'不相等,则重新推导等效阻抗刚度与等效阻抗阻尼映射矩阵并重复步骤S1‑S6进行再次验证。
6.根据权利要求1所述的液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法,其特征在于:液压足式机器人腿部关节空间等效阻尼矩阵Bh与足端笛卡尔空间阻尼矩阵Bc之间的准确关系为:‑1 T ‑1
Bh=L JBcJA 。
7.根据权利要求1所述的液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法,其特征在于:液压足式机器人腿部关节空间等效刚度矩阵Kh与足端笛卡尔空间刚度矩阵Kc之间的准确关系为:‑1 T ‑1
Kh=L (JKcJ+Ks‑Khs)A 。
8.一种用于权利要求1所述的液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试方法的测试系统,其特征在于:其包括液压机器人相邻时刻足端干扰力变化量计算单元、液压机器人相邻时刻的足端位移变化量计算单元、关节驱动单元位移变化量计算单元、相邻时刻关节液压驱动单元的输出力变化量计算单元、机器人足端干扰力计算单元、机器人足端干扰计算单元以及验证单元;
液压机器人相邻时刻足端干扰力变化量计算单元用于将液压机器人足端干扰力进行离散采样,得到液压机器人相邻时刻足端干扰力变化量;
液压机器人相邻时刻的足端位移变化量计算单元用于利用液压机器人相邻时刻足端干扰力变化量与足端笛卡尔空间阻抗刚度与阻抗阻尼矩阵得到液压机器人相邻时刻的足端位移变化量;
关节驱动单元位移变化量计算单元用于将机器人足端位移变化量通过逆运动学解算得到关节驱动单元位移变化量;
相邻时刻关节液压驱动单元的输出力变化量计算单元用于将关节液压驱动单元输出力变化量乘以关节等效阻抗特性参数,得到相邻时刻关节液压驱动单元的输出力变化量;
机器人足端干扰力计算单元用于将机器人关节液压驱动单元输出力变化量通过正静力学解算得到机器人足端干扰力;
机器人足端干扰单元用于将液压机器人在关节进行阻抗控制时得到的足端干扰力进行累加求和,得到机器人足端干扰;
验证单元用于对足端干扰力与预测足端干扰力进行对比并输出对比结果。
9.根据权利要求8所述的测试系统,其特征在于:如果足端干扰力与预测足端干扰力相等,则输出等效阻抗刚度与等效阻抗阻尼映射矩阵正确,如果足端干扰力与预测足端干扰力不相等,则重新推导等效阻抗刚度与等效阻抗阻尼映射矩阵并再次验证。
10.一种用于权利要求9所述的测试系统的计算机设备,其特征在于:所述计算机设备包含上述液压足式机器人等效刚度和等效阻尼映射矩阵测试系统。