1.一种基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,包括以下步骤:采集四足机器人当前时刻质心在世界坐标系下的位置以及腿部状态,利用质心规划器得到当前时刻的期望质心位置;
针对腿部状态为摆动相的腿部,根据当前时刻质心在世界坐标系下的位置、当前时刻的期望质心位置和上一时刻的期望质心位置,判断四足机器人是否受到大于扰动阈值的外力扰动;
若四足机器人受到大于扰动阈值的外力扰动,则采用质心随动方式确定当前时刻腿部的落足点位置;否则采用期望质心位置补偿方式确定当前时刻腿部的落足点位置;
针对腿部状态为支撑相的腿部,采用改进型等价输入扰动估计器估计外部扰动,并将外部扰动估计值作用于腿部的足端接触力进行补偿,得到补偿后的足端接触力,所述改进型等价输入扰动估计器为将等价输入扰动估计器中的B矩阵的广义逆替换为二次规划方法得到。
2.根据权利要求1所述的基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,所述根据当前时刻质心在世界坐标系下的位置、当前时刻的期望质心位置和上一时刻的期望质心位置,判断四足机器人是否受到大于扰动阈值的外力扰动,包括:若当前时刻的期望质心位置和上一时刻的期望质心位置相等,且当前时刻质心在世界坐标系下的位置与当前时刻的期望质心位置的差值绝对值小于扰动阈值,则表示四足机器人未受到大于扰动阈值的外力扰动;否则表示四足机器人受到大于扰动阈值的外力扰动。
3.根据权利要求1所述的基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,所述采用质心随动方式确定当前时刻腿部的落足点位置,包括:根据当前时刻质心在世界坐标系下的位置、质心速度、质心期望速度和当前时刻腿部摆腿的相位时刻,根据启发式落足点规划方式,计算得到当前时刻腿部的落足点位置。
4.根据权利要求1所述的基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,所述采用期望质心位置补偿方式确定当前时刻腿部的落足点位置,包括:根据腿部足端在平面上的圆周运动半径和方位角,分别确定腿部落足点在世界坐标系轴和 轴方向上的投影分量;
利用世界坐标系 轴和 轴方向上的期望质心位置,分别对腿部落足点在世界坐标系轴和 轴方向上的投影分量进行补偿,得到当前时刻腿部的落足点在世界坐标系 轴和轴方向上的位置。
5.根据权利要求1所述的基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,根据当前时刻腿部的落足点位置,通过贝塞尔曲线进行足端轨迹规划,得到每个控制周期内的连续足端位置。
6.根据权利要求1所述的基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,所述采用改进型等价输入扰动估计器估计外部扰动,包括:构建四足机器人的三维单刚体模型,并得到四足机器人的状态空间模型;
根据系统状态、控制器输入和观测输出,定义观测残差并设计状态观测器;
将观测残差通过状态观测器增益进行放大,并通过转换矩阵将放大后的观测残差的量纲转换为力与力矩,得到作用在质心的扰动力;
根据质心动力学,建立足端补偿力与作用在质心的扰动力的映射关系,基于映射关系构造二次规划问题,并求解二次规划问题得到足端补偿力;
将足端补偿力经过滤波器,基于滤波器的输出得到外部扰动估计值。
7.根据权利要求6所述的基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,所述转换矩阵包含两行两列元素,其中第一行第一列的元素为四足机器人世界坐标系下的惯性张量与控制周期的比值,第一行第二列与第二行第一列的元素均为零矩阵,第二行第二列的元素为四足机器人的质量与单位矩阵的乘积相对于控制周期的比值。
8.根据权利要求6所述的基于主动抗干扰的四足机器人步态自适应控制方法,其特征在于,所述构造二次规划问题,如下:;
式中, 为参数矩阵, 为 时刻的足端补偿力, 为 时刻作用在质心的扰动力,为四足机器人的腿索引, 为四足机器人当前时刻腿部状态为摆动相的腿部集合,为四足机器人当前时刻腿部状态为支撑相的腿部集合, 表示摩擦锥约束条件, 表示摩擦锥约束函数, 表示摩擦锥约束阈值, 、 为法向力的上下界;
表示在 时刻第 条腿的足端接触力, 为 时刻第 条腿的足端补偿力,
表示足端接触力 在法向的分量, 为足端补偿力 在法向的分量。