CN114578836A - 一种双轮足机器人跳跃控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双轮足机器人跳跃控制方法，用于解决由于复杂建模方式所导致的双轮足机器人跳跃控制方式复杂的问题。本发明以虚拟腿为研究对象建立双轮足简化动力学模型，将其作为控制的模型基础，通过控制轮子的驱动力矩，实现机器人可变虚拟腿长度下的平衡控制；设计虚拟腿足的z方向运动轨迹，通过腿部逆运动学计算关系，由计算得到的虚拟腿足运动轨迹得到每个支撑腿的足运动轨迹，再计算每个关节的角度，进而通过控制关节角度实现弹跳控制；计算沿驱动轮前进方向的水平弹跳作用力补偿，用于平衡弹跳时由于驱动轮与地面的冲击产生的x方向的扰动，与平衡控制共同作用，实现双轮足机器人跳跃稳定控制，该方法简单易实现，且控制效果好。

Description

一种双轮足机器人跳跃控制方法

技术领域

本发明涉及机器人运动控制领域，尤其是一种双轮足机器人跳跃控制方法。

背景技术

双轮足机器人为足式、轮式复合行走的一种机器人，区别于现有的双轮平衡小车，双轮足机器人兼具轮式高效移动和足式复杂环境行走的优势，国内外研究机构已开展相应的研究，比较典型的包括，美国波士顿动力的Handle轮足机器人可实现单边越障、跳跃、下楼梯、下坡等复杂动作，具体涉及的技术尚未公开，瑞士苏黎世理工大学研制的Ascento双轮足机器人能够实现跳跃、单边越障、连续上楼梯等灵活动作，跳跃控制主要采用全身动力学的方法实现。

双轮足机器人包括机体、两条支撑腿、两个驱动轮，每条支撑腿配有一个驱动轮，每条支撑腿包含大腿和小腿，大腿和机体的连接部分成为髋部关节，大腿和小腿的连接部分称为膝关节，现有的双轮足机器人跳跃控制技术大部分采用全身动力学的方法，该方法需要对每一个刚体和关节进行复杂动力学建模，同时借助优化的控制方式进行实现，因此，针对每一个刚体，要求具有更高的建模精度，同时对整个系统算力也具有较大的挑战。

发明内容

为了解决由于复杂建模方式所导致的双轮足机器人跳跃控制方式复杂的问题，本发明提供一种双轮足机器人跳跃控制方法，引入虚拟腿的概念，将两条腿化简为一条虚拟腿，简化后的模型中，两个驱动轮之间相互独立，虚拟腿与两个驱动轮连接，其中，虚拟腿长度等于每条支撑腿从髋部关节处到对应驱动轮中心的距离之和的一半，虚拟腿长度与两条支撑腿的髋部关节角度以及膝关节角度存在腿部运动学计算关系，两条支撑腿的髋部关节角度和膝关节角度通过实时测量得到；本发明建立以虚拟腿为研究对象的双轮足简化动力学模型，作为控制的模型基础，并进行线性化、离散化处理；所述的控制包括三部分，平衡控制、跳跃控制，以及跳跃稳定控制，其中，通过控制轮子的驱动力矩，实现机器人可变虚拟腿长度下的平衡控制；设计虚拟腿足的z方向运动轨迹，通过腿部逆运动学计算关系，由计算得到的虚拟腿足运动轨迹得到每个支撑腿的足运动轨迹，再计算每个关节的角度，进而通过控制关节角度实现弹跳控制；计算沿驱动轮前进方向的水平弹跳作用力补偿，用于平衡弹跳时由于驱动轮与地面的冲击产生的x方向的扰动，与平衡控制共同作用，实现双轮足机器人跳跃稳定控制，其中，所述的z方向运动轨迹分为地面阶段和空中阶段，其中，地面阶段分为下压缓冲阶段和起跳缓冲阶段，空中阶段用于在弹跳过程中有效跨越障碍物，分为空中抬腿阶段和空中落腿阶段。

引入虚拟腿的概念后，首先建立以虚拟腿为研究对象的双轮足简化动力学模型，该模型作为控制的模型基础，双轮足简化动力学模型含有机器人虚拟腿姿态角度、虚拟腿姿态角速度、机体偏航姿态角度、机体偏航姿态角速度、机体前向位移，以及机体前向线速度六个状态量，具体如下：

其中：

p₁＝[(2m+M)I_yyr²+2I_yyI_w]+2Mml²r²+2Ml²I_w

p₂＝(Ml²+I_yy)(Mr²+2mr²+2I_w)-M²l²r²

p₃＝2d²r(m+I_w/r²)+rI_zz

式中，x为机器人的前向位移，γ为机体的偏航角度，θ为虚拟腿在竖直方向的角度，M机体质量，l虚拟腿长度，g为重力加速度，r轮子半径，m轮子质量，I_w轮子沿转轴的转动惯量，I_xx为机体沿x轴的转动惯量，I_yy为机体沿y轴的转动惯量，I_zz机体沿z轴的转动惯量，d轮子之间宽度，τ_l、τ_r分别为左右轮的主动驱动力矩。

对双轮足简化动力学模型进行离散化，双轮足简化动力学离散化模型如下：

式中，Δt为离散时间。

平衡控制是进行跳跃控制的基础，只有在机器人能够保持平衡的状态下才能开展跳跃控制，平衡控制过程如下：

步骤1：求解当前时刻的状态反馈矩阵：

通过状态反馈矩阵离线计算，获取离散虚拟腿长度下的状态反馈矩阵K_d，进而利用离散的虚拟腿长度和对应的K_d，通过5次多项式插值，拟合状态反馈矩阵K，最终根据当前时刻可变虚拟腿长度得到当前时刻的状态反馈矩阵，所述的拟合得到的状态反馈矩阵K用于适应可变虚拟腿各种长度下的状态反馈控制；所述的状态反馈矩阵离线计算，采用黎卡夫Riccati方程求解，具体方程如下：

式中，正定矩阵P由以下方程得到，

式中，Q为半正定实对称矩阵，R为正定实对称矩阵，A_d和B_d矩阵的元素包含虚拟腿长度；

步骤2：根据双轮足机器人的离散模型，采用卡尔曼滤波器估计当前时刻的系统状态

所述的系统状态观测模型如下：

其中，

式中，

为上一个离散时间的系统状态，

为新的系统状态，

为当前时间估计的系统状态，P_k-1为上一个离散时间的协方差矩阵，

为新的协方差矩阵，P_k为当前的协方差矩阵，y为系统输出，U_k-1为上一个离散时间的控制输入，A_d、B_d从双轮足简化动力学离散化模型中获取，C矩阵从系统输出方程中获取；

步骤3：融合步骤1的状态反馈矩阵K和步骤2的系统状态

建立期望状态X_d与估计的当前时刻系统状态

之间的状态误差反馈控制模型，得到当前时刻轮子的驱动力矩U_k，实现可变虚拟腿长度下的平衡控制；

其中，所述的状态误差反馈控制模型如下：

式中，X_d为期望状态，为设定值。

为了更好的进行跳跃控制，本发明对跳跃过程进行了充分研究，一个完整的跳跃过程分为起跳、空中越障和落地三个过程，其中，起跳阶段即地面阶段，是指在起跳前所作的准备阶段，存在下压缓冲阶段和起跳缓冲阶段；起跳后(即空中阶段)，为了跨越障碍物存在空中抬腿阶段和空中落腿阶段；落地时，同样存在下压缓冲阶段，此阶段与起跳阶段中的下压缓冲阶段相同，如果是连续跳跃，则可以看作是起跳和空中越障循环开展。故本发明对地面阶段和空中阶段分别设计了虚拟腿足的z方向运动轨迹，通过腿部逆运动学计算关系，由计算得到的虚拟腿足运动轨迹得到每个支撑腿的足运动轨迹，再计算每个关节的角度，进而通过控制关节角度实现弹跳；

进一步的，所述的下压缓冲阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹具体如下：

定义z方向垂直向上，x方向与机器人前进方向相同，原点在机体质心处，采用三次多项式设计下压轨迹，在下压阶段存在以下两个约束条件，

(1)着地时的机体z方向速度为-v，此时t＝0，足的z方向位置为-H₁；

(2)在下压最低点时，机体z方向速度为0，此时t＝T，足的z方向位置为-H₀；

利用下压阶段的约束条件求解下压阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

进一步的，所述的起跳缓冲阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹具体如下：

在起跳阶段存在以下两个约束条件，

(1)在下压最低点时，机体z方向速度为0，此时t＝T，足的z方向位置为-H₀；

(2)离地时的机体z方向速度为v，此时t＝2T，足的z方向位置为-H₂；

利用起跳阶段的约束条件求解起跳阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

具体如下：

进一步的，采用三次多项式设计空中摆动轨迹，在抬腿阶段存在以下约束条件，

(1)离地时的足z方向速度为0，此时t＝0，足的z方向位置为-H₂；

(2)在抬腿到最高点时，足z方向速度为0，此时t＝T_w，足的z方向位置为-H₃；

利用抬腿阶段的约束条件求解抬腿阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

进一步的，采用三次多项式设计空中摆动轨迹，在落腿阶段存在以下两个约束条件，

(1)在抬腿到最高点时，足z方向速度为0，此时t＝T_w，足的z方向位置为-H₃；

(2)腿摆动结束时，足z方向速度为0，此时t＝2T_w，足的z方向位置为-H₄

利用落腿阶段的约束条件求解落腿阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

由于足端位置和每个关节角度存在计算关系，故可以通过腿部逆运动学，由计算得到的虚拟腿足运动轨迹得到每个支撑腿的足运动轨迹，再计算每个关节的角度，进而控制关节角度实现弹跳。

θ_ij＝IK(p_i)

式中，p_i为第i支撑腿足端位置，IK表示腿的逆运动学计算，θ_ij表示第i支撑腿第j个关节的角度。

平地工况下，每条支撑腿的运动轨迹与虚拟腿一致。

在起跳与下压时，由于驱动轮与地面的冲击会产生x方向的扰动，进而导致机器人发生前后倾倒，因此，需要通过足部的x方向位置设计x方向作用力补偿，如下

F_vx＝k_px(p_xd-p_x)+k_vx(v_xd-v_x)

式中，k_px为比例系数，k_vx为微分系数，p_xd、p_x分别为期望和实际的足部x方向位置，v_xd、v_x分别为期望和实际的足部x方向速度。

进一步的，作用力补偿形成的力矩与平衡控制力矩共同作用将保证机器人的跳跃稳定，具体如下：

U_{k_}＝U_k-F_vx*r

其中，U_k为用于平衡控制的轮子的驱动力矩，将U_{k_}作为左、右驱动轮的力矩输入可进行跳跃稳定控制。

有益效果：

(1)建立全状态的动力学方程，可以有效控制机器人的位姿；(2)针对三次多项式设计落地、起跳与空中摆动，并进行跳跃作用力补偿，可有效控制机器人稳定跳跃，控制方法简单有效。(3)采用虚拟腿思想，并将虚拟腿长度作为状态反馈矩阵元素插值的输入，可有效实现不同虚拟腿长度下的稳定性；(4)状态矩阵元素进行五次多项式插值，可提高状态反馈控制的精度。

附图说明

图1是双轮足机器人模型。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对一种双轮足机器人跳跃控制方法进行详细描述。

同时，在这里做以说明的是为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术，本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，并不旨在对本发明进行具体的限定。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

如图1所示，步骤1，双轮足动力学建模，作为控制的模型基础。具体包括：

步骤11：采用拉格朗日方程建立含有机器人虚拟腿姿态角度/姿态角速度、偏航姿态/姿态角速度、前向位移/线速度六个状态量的双轮足动力学模型。

式中，L为拉格朗日函数，q为广义坐标，Q为广义力。

系统的动能：

式中，T为系统动能，θ为虚拟腿在竖直方向的角度，γ为机体的偏航角度，x为机器人的前向位移，I_xx为机体沿x轴的转动惯量，I_yy为机体沿y轴的转动惯量，I_zz机体沿z轴的转动惯量，m轮子质量，M机体质量，l虚拟腿长度，d轮子之间宽度，r轮子半径，

系统的势能：

V＝Mglcosθ

L＝T-V

步骤12：双轮足动力学线性化：

其中：

p₁＝[(2m+M)I_yyr²+2I_yyI_w]+2Mml²r²+2Ml²I_w

p₂＝(Ml²+I_yy)(Mr²+2mr²+2I_w)-M²l²r²

p₃＝2d²r(m+I_w/r²)+rI_zz

式中，x为机器人的前向位移，γ为机体的偏航角度，θ为虚拟腿在竖直方向的角度，M机体质量，l虚拟腿长度，g为重力加速度，r轮子半径，m轮子质量，I_w轮子沿转轴的转动惯量，I_xx为机体沿x轴的转动惯量，I_yy为机体沿y轴的转动惯量，I_zz机体沿z轴的转动惯量，d轮子之间宽度，τ_l、τ_r分别为左右轮的主动驱动力矩，A、B、C、X、y、U分别对应所在公式中对应的矩阵。

步骤13：双轮足连续动力学模型离散化。

式中，Δt为离散时间，A_d、B_d、X_k、U_k分别公式中对应的矩阵。

步骤2，双轮足机器人平衡控制。具体包括：

步骤21：通过状态反馈矩阵离线计算，获取离散虚拟腿长度下的状态反馈矩阵K_d，进而利用离散的虚拟腿长度和对应的K_d，通过5次多项式插值，拟合状态反馈矩阵K，最终根据当前时刻可变虚拟腿长度得到当前时刻的状态反馈矩阵，所述的拟合得到的状态反馈矩阵K用于适应可变虚拟腿各种长度下的状态反馈控制；所述的状态反馈矩阵离线计算，采用黎卡夫Riccati方程求解，具体方程如下：

式中，正定矩阵P由以下方程得到，

式中，Q为半正定实对称矩阵，R为正定实对称矩阵，A_d和B_d矩阵的元素包含虚拟腿长度；

其中，状态反馈矩阵5次多项式插值，通过设置离散的虚拟腿长度，并根据Q、R矩阵设置，求解对应的K矩阵元素，以适应可变虚拟腿长度下的状态反馈控制，五次多项式插值形式如下：

K_ij＝k_{5_ij}l⁵+k_{4_ij}l⁴+k_{3_ij}l³+k_{2_ij}l²+k_{1_ij}l+k_{0_ij}

式中K_ij为K矩阵的第i行第j列元素，k_{n_ij}为对应K_ij的多项式系数。

其中，所述的虚拟腿长度是通过实时测量两条支撑腿的髋部关节和膝关节角度，并根据腿部运动学关系计算而来，求解如下：

式中，

为第i个腿的足位置，

为第i个腿的足x方向位置，

为第i个腿的足z方向位置，l₁大腿长度，l₂小腿长度，θ₁₁左腿髋关节角度，θ₁₂左腿膝关节角度，θ₂₁右腿髋关节角度，θ₂₂右腿膝关节角度。

步骤22：根据双轮足机器人的离散模型，采用卡尔曼滤波器估计当前时刻的系统状态

具体如下：

其中，

式中，

为上一个离散时间的系统状态，

为新的系统状态，

为当前时间估计的系统状态，P_k-1为上一个离散时间的协方差矩阵，

为新的协方差矩阵，P_k为当前的协方差矩阵，y为系统输出，U_k-1为上一个离散时间的控制输入，A_d、B_d为双轮足简化动力学离散化模型中的对应矩阵，C矩阵是系统输出方程中的对应矩阵；Q为半正定实对称矩阵，R为正定实对称矩阵。

步骤23：建立期望状态X_d与估计的当前时刻系统状态

之间的状态误差反馈控制模型，得到当前时刻轮子的驱动力矩U_k，实现可变虚拟腿长度下的平衡控制；

其中，所述的状态误差反馈控制模型如下：

式中，U_k为控制输入，X_d为期望状态，为设定值。

步骤3，跳跃控制策略建立，包括跳跃运动规划、跳跃控制，以及跳跃稳定控制，具体包括：

步骤31：设计下压缓冲阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹以及起跳缓冲阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

下压阶段存在以下两个约束条件，

(1)着地时的机体z方向速度为-v，此时t＝0，足的z方向位置为-H₁；

(2)在下压最低点时，机体z方向速度为0，此时t＝T，足的z方向位置为-H₀；

利用下压阶段的约束条件求解下压阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

起跳阶段存在以下两个约束条件，

(1)在下压最低点时，机体z方向速度为0，此时t＝T，足的z方向位置为-H₀；

(2)离地时的机体z方向速度为v，此时t＝2T，足的z方向位置为-H₂；

利用起跳阶段的约束条件求解起跳阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

具体如下：

步骤32：采用三次多项式设计空中摆动轨迹，

在抬腿阶段存在以下约束条件，

(1)离地时的足z方向速度为0，此时t＝0，足的z方向位置为-H₂；

(2)在抬腿到最高点时，足z方向速度为0，此时t＝T_w，足的z方向位置为-H₃；

利用抬腿阶段的约束条件求解抬腿阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

在落腿阶段存在以下两个约束条件，

(1)在抬腿到最高点时，足z方向速度为0，此时t＝T_w，足的z方向位置为-H₃；

(2)腿摆动结束时，足z方向速度为0，此时t＝2T_w，足的z方向位置为-H₄

利用落腿阶段的约束条件求解落腿阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

步骤33：通过腿部逆运动学计算关系，由计算得到的虚拟腿足运动轨迹得到每个支撑腿的足运动轨迹，再计算每个关节的角度，进而通过控制关节角度实现弹跳控制；

步骤34：跳跃作用力补偿实现稳定跳跃，考虑到跳跃过程中水平方向的作用力，建立水平方向足的虚拟力，如下：

F_vx＝k_px(p_xd-p_x)+k_vx(v_xd-v_x)

式中，k_px为比例系数，k_vx为微分系数，p_xd、p_x分别为期望和实际的足部x方向位置，v_xd、v_x分别为期望和实际的足部x方向速度。

跳跃稳定控制输入如下：

U_{k_}＝U_k-F_vx*r

其中，U_k为用于平衡控制的轮子的驱动力矩，将U_{k_}作为左、右驱动轮的力矩输入可进行跳跃稳定控制。

Claims (10)

1.一种双轮足机器人跳跃控制方法，用于控制双轮足机器人跳跃运动，所述的双轮足机器人包括机体、两条支撑腿、两个驱动轮，每条支撑腿连接一个驱动轮，每条支撑腿包含大腿和小腿，大腿和机体的连接部分成为髋部关节，大腿和小腿的连接部分称为膝关节，其特征在于：引入虚拟腿的概念，将两条腿化简为一条虚拟腿，简化后的模型中，两个驱动轮之间相互独立，虚拟腿与两个驱动轮连接，其中，虚拟腿长度等于每条支撑腿从髋部关节处到对应驱动轮中心的距离之和的一半，虚拟腿长度与两条支撑腿的髋部关节角度以及膝关节角度存在腿部运动学计算关系，两条支撑腿的髋部关节角度和膝关节角度通过实时测量得到；本发明建立以虚拟腿为研究对象的双轮足简化动力学模型，作为控制的模型基础，并进行线性化、离散化处理；所述的控制包括三部分，平衡控制、跳跃控制，以及跳跃稳定控制，其中，通过控制轮子的驱动力矩，实现机器人可变虚拟腿长度下的平衡控制；设计虚拟腿足的z方向运动轨迹，通过腿部逆运动学计算关系，由计算得到的虚拟腿足运动轨迹得到每个支撑腿的足运动轨迹，再计算每个关节的角度，进而通过控制关节角度实现弹跳控制；计算沿驱动轮前进方向的水平弹跳作用力补偿，用于平衡弹跳时由于驱动轮与地面的冲击产生的x方向的扰动，与平衡控制共同作用，实现双轮足机器人跳跃稳定控制，其中，所述的z方向运动轨迹分为地面阶段和空中阶段，其中，地面阶段分为下压缓冲阶段和起跳缓冲阶段，空中阶段用于在弹跳过程中有效跨越障碍物，分为空中抬腿阶段和空中落腿阶段。

2.根据权利要求1所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，双轮足简化动力学模型含有机器人虚拟腿姿态角度、虚拟腿姿态角速度、机体偏航姿态角度、机体偏航姿态角速度、机体前向位移，以及机体前向线速度六个状态量，具体如下：

其中：

p₁＝[(2m+M)I_yyr²+2I_yyI_w]+2Mml²r²+2Ml²I_w

p₂＝(Ml²+I_yy)(Mr²+2mr²+2I_w)-M²l²r²

p₃＝2d²r(m+I_w/r²)+rI_zz

式中，x为机器人的前向位移，γ为机体的偏航角度，θ为虚拟腿在竖直方向的角度，M机体质量，l虚拟腿长度，g为重力加速度，r轮子半径，m轮子质量，I_w轮子沿转轴的转动惯量，I_xx为机体沿x轴的转动惯量，I_yy为机体沿y轴的转动惯量，I_zz机体沿z轴的转动惯量，d轮子之间宽度，τ_l、τ_r分别为左右轮的主动驱动力矩，A、B、C、X、y、U分别对应所在公式中对应的矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：步骤(1)中所述的双轮足简化动力学离散化模型如下：

式中，Δt为离散时间，A_d、B_d、X_k、U_k分别公式中对应的矩阵。

4.根据权利要求3所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，所述的平衡控制包括以下步骤，

步骤1：求解当前时刻的状态反馈矩阵：

通过状态反馈矩阵离线计算，获取离散虚拟腿长度下的状态反馈矩阵K_d，进而利用离散的虚拟腿长度和对应的K_d，通过5次多项式插值，拟合状态反馈矩阵K，最终根据当前时刻可变虚拟腿长度得到当前时刻的状态反馈矩阵，所述的拟合得到的状态反馈矩阵K用于适应可变虚拟腿各种长度下的状态反馈控制；所述的状态反馈矩阵离线计算，采用黎卡夫Riccati方程求解，具体方程如下：

式中，正定矩阵P由以下方程得到，

式中，Q为半正定实对称矩阵，R为正定实对称矩阵，A_d和B_d矩阵的元素包含虚拟腿长度；

步骤2：根据双轮足机器人的离散模型，采用卡尔曼滤波器估计当前时刻的系统状态

所述的系统状态观测模型如下：

其中，

式中，

为上一个离散时间的系统状态，

为新的系统状态，

为当前时间估计的系统状态，P_k-1为上一个离散时间的协方差矩阵，

为新的协方差矩阵，P_k为当前的协方差矩阵，y为系统输出，U_k-1为上一个离散时间的控制输入，A_d、B_d从双轮足简化动力学离散化模型中获取，C矩阵从系统输出方程中获取；

步骤3：融合步骤1的状态反馈矩阵K和步骤2的系统状态

建立期望状态X_d与估计的当前时刻系统状态

之间的状态误差反馈控制模型，得到当前时刻轮子的驱动力矩U_k，实现可变虚拟腿长度下的平衡控制；

其中，所述的状态误差反馈控制模型如下：

式中，X_d为期望状态，为设定值。

5.根据权利要求1所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，所述的下压缓冲阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹具体如下：

定义z方向垂直向上，x方向与机器人前进方向相同，原点在机体质心处，采用三次多项式设计下压轨迹，在下压阶段存在以下两个约束条件，

(1)着地时的机体z方向速度为-v，此时t＝0，足的z方向位置为-H₁；

(2)在下压最低点时，机体z方向速度为0，此时t＝T，足的z方向位置为-H₀；

利用下压阶段的约束条件求解下压阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

6.根据权利要求1所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，所述的起跳缓冲阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹具体如下：

在起跳阶段存在以下两个约束条件，

(1)在下压最低点时，机体z方向速度为0，此时t＝T，足的z方向位置为-H₀；

(2)离地时的机体z方向速度为v，此时t＝2T，足的z方向位置为-H₂；

利用起跳阶段的约束条件求解起跳阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

具体如下：

7.根据权利要求1所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，采用三次多项式设计空中摆动轨迹，在抬腿阶段存在以下约束条件，

(1)离地时的足z方向速度为0，此时t＝0，足的z方向位置为-H₂；

(2)在抬腿到最高点时，足z方向速度为0，此时t＝T_w，足的z方向位置为-H₃；

利用抬腿阶段的约束条件求解抬腿阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

8.根据权利要求1所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，采用三次多项式设计空中摆动轨迹，在落腿阶段存在以下两个约束条件，

(1)在抬腿到最高点时，足z方向速度为0，此时t＝T_w，足的z方向位置为-H₃；

(2)腿摆动结束时，足z方向速度为0，此时t＝2T_w，足的z方向位置为-H₄

利用落腿阶段的约束条件求解落腿阶段虚拟腿足的z方向运动轨迹

9.根据权利要求1所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，所述的沿着驱动轮前进方向的水平弹跳作用力补偿具体如下，

F_vx＝k_px(p_xd-p_x)+k_vx(v_xd-v_x)

式中，k_px为比例系数，k_vx为微分系数，p_xd、p_x分别为期望和实际的足部x方向位置，v_xd、v_x分别为期望和实际的足部x方向速度。

10.根据权利要求9所述的一种双轮足机器人弹跳控制方法，其特征在于：进一步的，跳跃稳定控制的控制输入如下：

U_{k_}＝U_k-F_vx*r

其中，U_k为用于平衡控制的轮子的驱动力矩，将U_{k_}作为左、右驱动轮的力矩输入可进行跳跃稳定控制。

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