专利名称：使用地面反作用力传感器的步行机器人及其控制方法
技术领域：
本发明总的来说涉及移动机器人，尤其涉及一种利用活动腿执行移动或其它类似于移动的操作的步行机器人。
背景技术：
最近，已进行了对于模拟某些哺乳动物，诸如人类和猴子等的身体机能和动作以直立姿势执行两足移动的步行式移动机器人的研究和开发，从而增加了对于步行式移动机器人的实际应用的期望。与四腿或六腿运动相比，以直立姿势进行两足移动是不稳定的，并且难以控制其姿势。然而，两足移动的优点在于它能够适应具有凸出和凹陷的表面，诸如不平的表面或障碍物，以及不连续的表面，诸如楼梯或梯子，从而可实现灵活的移动操作。
与三腿或更多条腿的步行机器人相比，两足步行机器人涉及的许多技术难题在于，两足步行机器人应当通过分析它的机构、动力学和系统特性而被稳定地控制。两足步行机器人的稳定移动可以被定义为没有倾翻的移动(运动)。特别是，两足步行机器人的稳定姿势控制对于避免两足步行机器人的倾翻非常重要。两足步行机器人在移动过程中的倾翻意味着正在进行的操作被停止。如果在两足步行机器人倾翻并已经直立后所述操作继续，则操作时间被延迟至少停止的那段操作时间。此外，不仅步行机器人的身体承受倾翻，而且与步行机器人碰撞的物体也可能由于两足步行机器人在移动过程中的倾翻而遭到严重的损坏，从而在某些情况下可能产生严重的后果。因此，稳定姿势控制和防止移动过程中的倾翻是设计和开发步行机器人中要考虑的最重要的问题中的一部分。
当前，两足步行机器人的移动控制技术采用零矩点(Zero MomentPoint(ZMP))理论作为评价移动稳定性的标准。ZMP理论认为在俯仰轴力矩和横摇轴(roll axis)力矩等于零的点，即ZMP存在于由足底与地表面的地接触点形成的ZMP稳定区内部。根据ZMP理论，如果ZMP存在于由腿和地表面形成的支撑多边形内，并且力在每个瞬时移动中沿着步行机器人压地表面的方向作用，则步行机器人不倾翻并进行稳定的移动。
到现在为止，由于与整个机器人的移动公式相比，ZMP理论和数值公式相对简单，因此，两足步行机器人的大多数控制算法都基于ZMP理论，从而有可能实时操作。然而，为了将ZMP理论应用于两足步行机器人而实现两足步行机器人的动态移动(利用惯性力)，则会产生以下描述的缺点及其它缺点。
为了将ZMP理论应用于两足步行机器人，应当在两足步行机器人的踝部上使用诸如六轴测力传感器之类的地面反作用力传感器，并且应当在两足步行机器人的身体上或重心上使用加速传感器和陀螺传感器。然而，地面反作用力传感器较昂贵，从而开发和制造两足步行机器人的成本增加。
同时，应当获得对于ZMP方程的解决方案，并应当根据所获得的解决方案控制两足步行机器人的动态移动。为此目的，应当使用高性能操作处理器(即，计算机)。此外，利用ZMP理论对两足步行机器人实施的动态移动控制应当具有准确的周期性，并且实时操作系统(RTOS)应当用于该控制中。高性操作处理器以及RTOS都很昂贵，这引起开发和制造成本的增加。特别是，当进行两足步行机器人的动态移动控制时，RTOS导致许多与时间有关的限制。
此外，为了利用ZMP理论控制两足步行机器人，必须通过进行许多次试验来积累数据，同时设定和调节参数，并且，为了进行试验，需要各种领域的专业知识，例如设计、控制、动态分析等等。此外，在必要的时候，还另外需要用于系统分析、动态分析和控制稳定性检验的工具。上述的局限性会减少公众参与两足步行机器人开发的机会，从而成为阻碍两足步行机器人技术开发进展的主要因素。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种步行机器人和控制该步行机器人的方法，它们能够减少开发和制造步行机器人的成本，并使非专家人员能够容易地参与开发。
本发明的其它方面和/或优点部分将在以下的描述中阐述，部分从描述中可明显得到，或通过实施本发明而得知。
本发明的上述和/或其它方面通过提供一种步行机器人来实现，所述步行机器人包括多个腿，其中每个腿具有一个底部，一个或多个传感器安装在每个底部上以检测每个底部在移动过程中是否与地面接触，所述步行机器人根据由多个移动周期构成的移动模式进行移动，并且在利用传感器的检测结果确定当前移动周期是否稳定之后从当前移动周期进行到下一个移动周期。
本发明的上述和/或其它方面还通过提供一种步行机器人来实现，所述步行机器人包括多个腿；多个脚，每个脚设置有具有一个区域的底部，并且每个脚通过踝关节分别机械连接到多个腿中的一个腿上；多个传感器，所述多个传感器安装在分别形成在每个腿下部上的每个底部的预定位置处，并设置有通过在移动过程中接触地面而改变的状态；存储单元，用于存储在根据由多个移动周期构成的移动模式而移动的过程中移动周期稳定执行时的预先获得的传感器状态变化的信息，并存储该信息；以及控制单元，用于获得传感器状态变化的信息，以便通过将所获得的信息与存储的信息进行比较来评价当前移动周期的稳定性，并控制踝关节以使得当前的移动周期具有稳定性。
本发明的上述和/或其它方面还通过提供一种控制步行机器人的方法来实现，所述步行机器人具有分别安装在多个底部中的每一个的预定位置处并设置有由外力改变的状态的传感器，并根据由多个移动周期构成的移动模式进行移动，所述方法包括利用当步行机器人进行移动时多个底部接触地面时产生的传感器状态的变化来评价当前移动周期和移动的稳定性，并且根据评价的结果控制步行机器人的姿势和执行下一个移动周期。
本发明的上述/和或其它方面还通过提供一种步行机器人的控制系统来实现，所述步行机器人具有左右腿，每个腿具有脚和通过各个左右踝关节连接到腿上的底部，所述左右踝关节由各个左右踝关节电动机来控制，所述控制系统包括传感器单元，其安装在步行机器人的每个底部；控制单元，用于接收来自传感器单元的信息并评价步行机器人的当前移动状态和稳定性，以便产生对应于接收到的信息的控制信号；以及关节驱动单元，用于根据由控制单元产生的控制信号驱动左踝关节电动机和右踝关节电动机来获得稳定的移动。
通过以下参照附图对优选实施例的描述，本发明的上述和其它方面和优点将变得更加明显和易于理解，其中图1A和1B示出了根据本发明的一个实施例，安装在步行机器人脚的底部上的传感器的布置和操作；图2的方框图示出了图1的实施例的步行机器人的控制系统的一部分；图3的流程图示出了根据本发明另一实施例，图1的步行机器人的控制方法；图4A-4I示出了图1中步行机器人的若干移动周期中的每个周期，所述周期组合形成步行机器人的移动模式，以及在步行机器人的每个移动周期中传感器的状态变化；图5A和5B的流程图，示出实施图1中步行机器人的移动模式的控制方法。
具体实施例方式
以下将具体说明根据本发明的步行机器人的优选实施例及其控制方法，其例子在附图1A至5B中示出，其中相同的标号在全文中表示相同的元件。
图1A和1B示出安装在步行机器人脚的底部102上的传感器104a至104d的布置和操作。如图1A所示，总共四个传感器104a至104d中，两个传感器104a和104b位于步行机器人的底部102的前部，两个传感器104c和104d位于步行机器人的底部102的后部，这四个传感器安装在底部102上以检测当本发明的步行机器人移动时底部102是否与地面接触。传感器104a至104d的布置形成矩形。通过四个传感器104a至104d的布置，不仅可检测底部102是否与地面接触，而且可检测底部102的哪一部分(前/后/左/右)与地面接触。利用上述的检测布置，可评价步行机器人的当前移动状态和稳定性。更具体地说，通过数字检测在移动过程中施加到底部102上的地面反作用力是否利用安装在本发明的步行机器人的底部102上的传感器104a至104d而被检测，从而评价步行机器人的当前移动状态和稳定性。
接触式传感器、测力电阻器(force sensing resistor，FSR)传感器、压力传感器等等可以用作传感器104a至104d。传感器104a至104d的状态根据步行机器人的底部102是否与地面接触而变化。传感器104a至104d产生至少两个不同种类的输出信号，代表各种情况(例如，开和关)。接触式传感器是最简单和最便宜的传感器。当底部102在步行机器人移动时与地面接触时，接触传感器打开。相反，当底部102不与地面接触时，接触传感器关闭。如果不仅希望确定步行机器人踏在地面上时底部102是否与地面接触，而且希望测量施加到底部102上的地面反作用力的大小，则使用FSR传感器或压力传感器。任何装置可以用作上述的传感器的代替，只要该装置能够检测本发明的步行机器人的底部102的全部或一部分是否与地面接触。
安装在步行机器人底部102上的每个传感器104a至104d的状态变化(打开/关闭)是评价步行机器人的移动状态和稳定性的基础。随着传感器的数量增加，传感器的组合的数量增加，从而使控制逻辑复杂化。因此，如图1A所示，在一个底部102上安装四个传感器104a至104d就足够了，或者在某些情况下可安装三个传感器。由于当三个传感器与地面在三点处接触时形成平面，因此可以使用三个传感器。然而，为了更准确地评价步行机器人的稳定性，这里描述了使用四个传感器的情况。在使用四个传感器104a至104d的情况下，可能有总共16种组合(＝24)，但在图1B中示出的六个组合(1)至(6)就足以控制移动。同时，对于两个脚，即左脚(LF)和右脚(RF)，36个组合是足够的。所述36个组合不仅使状态彼此区别开，而且与其它具有无限状态(例如六轴测力传感器)的传感系统相比易于管理。例如，在C语言中，只使用SWITCH语句和CASE语句便可容易地实现每个状态的移动和稳定性控制。以下将描述如图1B所示的六个组合、对应于各组合的传感器104a至104d的开/关状态以及对应于传感器开/关状态的步行机器人的移动状态。
表1
现在参照与表1所示的传感器104a至104d的开/关状态相对应的步行机器人的移动状态信息来评价移动稳定性，步行机器人的姿势根据该评价来控制，之后，执行下一个移动操作。关于表1，在使用FSR传感器或压力传感器的情况下，每个传感器的检测值与预设的参考值比较，之后，优选根据检测值是高于还是低于预设参考值而允许检测值代表开和关两种状态中的一种。
图2是根据实施例的图1的步行机器人的控制系统的方框图。如图2所示，步行机器人的控制单元202从安装在底部102上的传感器单元204接收用于评价步行机器人的当前移动状态和稳定性的信息，产生与接收的信息对应的控制信号，并将控制信号提供到关节驱动单元206。关节驱动单元206根据从控制单元202接收的控制信号，通过驱动左踝关节电动机208、右踝关节电动机210和/或一些其它的关节电动机212来实现稳定移动。以下将参照图3描述根据本发明另一实施例的利用控制单元202控制步行机器人的方法。
图3的流程图示出了根据本发明另一实施例控制图1的步行机器人的方法。如图3所示，在操作302中检测传感器单元204的状态，在操作304中评价当前移动状态。为了继续下一个走步操作，当前移动状态应当具有继续下一个移动操作所需要的最低的稳定性。因此，在操作306中，应当确定当前移动状态是否稳定。如果当前移动状态不稳定，则必须在操作308中通过修正步行机器人的姿势来保证移动状态的稳定性。相反，如果移动状态稳定并且在操作310中希望继续移动，则在操作312中步行机器人执行下一个移动操作，并且重复检测传感器单元204的状态的操作302。如果希望停止移动，则在操作314中步行机器人返回到基本站立姿势，该姿势是本发明的步行机器人的两个脚的底部102接触地面并且所有传感器打开时的状态。
图1中实施例的步行机器人根据由多个移动周期构成的预定义的移动模式进行移动，在所述移动模式中执行反射动态移动(reflective dynamiclocomotion)。在反射动态移动中，如果在每个移动周期中保证继续下一个周期所需要的最小的稳定性，则下一个移动周期被反射执行。传感器104a至104d用于在每个移动周期中评价步行机器人的移动状态和稳定性，并确定是否执行下一个移动周期。图1中实施例的步行机器人根据由多个移动周期构成的预定义的移动模式进行移动，所述多个移动周期将参照图4进行描述。
图4A至4I示出了构成图1中步行机器人的移动模式的移动周期和在移动周期中传感器104a至104d的状态。在图4A至4I中，在步行机器人上指示的B和L分别代表从后侧和左侧看的步行机器人的外观。LF和RF分别代表左脚和右脚，在底部102上示出的圆形分别代表传感器。在图4A至4I中，当由于底部102的传感器完全与地面接触而使一个或多个传感器(如图1所示传感器104a至104d)打开时，传感器104a至104d为带色的黑色。当由于底部102的一个或多个传感器104a至104d不完全与地面接触而使传感器104a至104d中的一个或多个传感器关闭时，传感器104a至104d为带色的白色。当传感器104a至104d是打开或关闭无关紧要时，传感器带有阴影线，也在图4A至4I中示出。以下描述图4示出的步行机器人的移动模式。
(图4A基本站立姿势)图4A示出根据图1中实施例的步行机器人的基本站立姿势。在该姿势中，两个脚LF和RF都稳定地接触地面，从而两个脚LF和RF的八个传感器都打开。
(图4B身体向左倾斜的控制)为了从图4A所示的基本站立姿势执行向前移动，右脚RF(左脚LF也可以迈第一步)应当向前延伸。当右脚RF不与地面接触时，步行机器人的身体向左侧倾斜以便不会失去平衡，如图4B所示。这时，左脚LF完全与地面接触，从而左脚LF的四个传感器(即104a至104d)都打开。相反，由于右脚RF的外侧部分轻微地抬起，因此右脚RF的两个外侧传感器(即104b和104d)关闭。
(图4C右脚RF向前移动)右脚RF被抬起并向前伸以进行向前移动。这时，左脚LF与地面接触。伸出的右脚RF不完全与地面接触，从而右脚RF的四个传感器都关闭。
(图4D至4E右脚RF踏在地面上，左脚LF初步动作)当右脚RF向前迈步踏在地面上时，右脚RF的两个后侧传感器与地面接触并打开。当右脚RF完全踏在地面上时(四个传感器都打开)，左脚LF应当立即向前伸出以进行继续移动。为此目的，左脚LF后侧可以略微抬起，如图4E所示。
(图4F身体向右倾斜的控制)与控制身体向左倾斜一样，当左脚LF向前伸出时，身体向右侧倾斜以便保持平衡。这时，左脚LF的后侧在图4E的移动周期中略微抬起。结果，左脚LF前侧的内侧传感器与地面接触，并保持暂时打开的状态(过渡状态)。之后，当左脚LF完全抬起时，左脚LF的四个传感器都关闭。
(图4G左脚LF向前移动)在如图4F所示控制身体向右倾斜后，左脚LF向前伸出。这时，右脚RF与地面稳定地接触，从而右脚RF的四个传感器都打开。相反，左脚LF处于与地面不接触的悬空状态，从而左脚LF的四个传感器都关闭。
(图4H至4I右脚LF踏在地面上，右脚RF初步动作)当左脚LF向前迈步踏在地面上时，左脚LF的两个后侧传感器与地面接触并打开。当左脚LF完全踏在地面上时(四个传感器104a至104d都打开)，右脚RF应当立即向前伸出以继续移动。为此目的，右脚RF后侧可以略微抬起，如图4I所示。
当上述的一系列移动周期被控制单元202连续地和反射地进行时，实现本发明的步行机器人的反射动态移动。图5A和5B的流程图示出实现与图4所示的移动模式相对应的移动模式的控制方法。如图5A所示，在操作502中，检测安装在两个脚的底部上的八个传感器是否全部打开以假定基本站立姿势。如果八个传感器中的任何一个没有打开，步行机器人的姿势就被确定为不是稳定的基本站立姿势，从而接着在操作504中控制左右踝关节以获得八个传感器都打开的基本站立姿势。
一旦保证了基本站立姿势，在操作506中，身体在右脚RF向前伸出以执行向前移动之前向左倾斜。这时，右脚RF的外侧应当不与地面接触。因此，在操作508中应当确定右脚RF的两个外侧传感器(即104b和104d)是否关闭。如果确定右脚RF的两个外侧传感器未关闭，则在操作510中，身体向左或向右的倾斜受控，以便右脚RF的两个外侧传感器与地面不接触并关闭。当保证了倾斜姿势时，在操作512中，右脚RF抬起并向前伸出以执行向前移动。这时，左脚LF与地面接触，向前伸出的右脚RF处于与地面完全不接触的状态，从而右脚RF的四个传感器都关闭。当向前伸出的右脚RF踏在地面上时，在操作514中，确定右脚RF的两个后侧传感器(即104c和104d)是否与地面接触并打开。如果右脚RF的两个后侧传感器没有打开，在操作516中，控制关节以便右脚RF的后侧传感器与地面接触并且两个传感器打开。当右脚RF完全踏在地面上时(四个传感器都打开)，左脚LF应当立即向前伸出以执行连续移动。为此目的，在操作518中，通过抬起左脚LF的后侧从而向左侧移动重心以保证稳定性。在通过控制左脚LF移动重心后，在操作520中确定右脚RF是否完全与地面接触以及四个传感器104a至104d是否都打开。如果右脚RF的四个传感器104a至104d不都打开，则在操作522中控制关节以便右脚RF完全踏在地面上并且四个传感器104a至104d都打开。
如上所述，通过使左脚LF在右脚RF向前移动后执行向前移动，可实现连续向前移动。因此，当左脚LF向前伸出时，在操作524中身体向右倾斜以保持平衡。在操作526中确定位于左脚LF前侧的一个内侧传感器是否因倾斜控制而打开。如果位于左脚LF前侧的一个内侧传感器(即104b)未打开，则在操作530中控制关节以便左脚LF前侧的内部与地面接触并且所述一个内侧传感器(即104b)打开。这时，左脚LF处于不与地面接触并悬空的状态，从而四个传感器都关闭。当左脚LF踏在地面上时，左脚LF的后侧与地面接触。因此，在操作532中确定左脚LF的两个后侧传感器(即104c和104d)是否打开。如果左脚LF的两个后侧传感器未打开，则在操作534中控制关节以便左脚LF的后侧与地面接触并且两个传感器打开。当左脚LF完全接触地面时(四个传感器都打开)，右脚RF应当立即向前伸出以执行连续移动，并且在操作536中通过略微抬起左脚LF的后侧而移动重心。之后，在操作538中确定左脚LF是否完全踏在地面上以及左脚RF的四个传感器104a至104d是否都打开。如果左脚RF的四个传感器不都打开，则在操作540中控制关节以便左脚LF完全踏在地面上并且四个传感器都打开。
如上所述，实现了右脚RF和左脚LF的连接向前移动。如果在操作542中希望连续移动，则从使身体向左倾斜的操作506开始重复所述过程，从而实现连续反射动态移动。如果希望停止移动，则在操作544中，步行机器人返回到左脚LF和右脚RF中的每一个的八个传感器104a至104d都打开的基本站立姿势。
从上述描述中很明显，本发明提供了一种步行机器人和控制步行机器人的方法，通过在底部102上安装低廉的传感器，诸如接触式传感器、FRS传感器或压力传感器并数字地使用传感器，上述步行机器人及其控制方法可提供上述的各种效果。
由于数字化处理低廉的传感器并且不需要执行复杂的ZMP操作，因此控制算法简单并且操作量较小。而且，由于数字化管理，反馈增益的设定很简单。因此，控制算法的编程不仅在运算和逻辑单元上容易实施，而且在个人电脑或微机上易于实施，从而可以减小开发成本和生产价格。
此外，由于下一个移动周期在保证当前移动周期的稳定性后执行，因此稳定了整个移动模式，从而易于制造具有各种移动周期的稳定的移动模式。而且，由于不存在用于连接各种移动周期的不必要的步骤，因此能够进行高速移动。由于没有受控制于速度的运动，因此本发明的移动模式不需要与速度(时间)有关的控制，从而不需要RTOS。因此，本发明的步行机器人及控制步行机器人的方法减小了步行机器人的开发成本和产品价格，并且，由于本发明不需要高价的开发处理器，使得即使非专家人员也可以参与开发。
尽管在此示出和描述了本发明的若干优选实施例，但本领域的技术人员将会理解，在不偏离本发明的原理和实质的情况下可以对这些实施例进行变化，其范围限定在所附的权利要求及其等同物的范围内。
权利要求
1.一种步行机器人，包括多个腿，每个腿各自具有底部；和一个或多个传感器，所述一个或多个传感器安装在每个底部上以检测每个底部在移动过程中是否与地面接触，所述步行机器人根据由多个移动周期构成的移动模式进行移动，并且在利用传感器的检测结果确定当前移动周期是否稳定之后从当前移动周期进行到下一个移动周期。
2.根据权利要求1所述的步行机器人，其特征在于，所述移动模式是反射动态移动模式。
3.根据权利要求1所述的步行机器人，其特征在于，所述传感器是安装在每个底部的三个或更多个传感器，所述传感器设置有被各个底部与地面接触时产生的地面反作用力所改变的状态；
4.根据权利要求3所述的步行机器人，其特征在于，所述每个传感器产生两个值，所述两个值分别代表地面反作用力施加到底部和未施加到底部的状态。
5.根据权利要求3所述的步行机器人，其特征在于，所述传感器是彼此分开布置以形成矩形的四个传感器。
6.根据权利要求5所述的步行机器人，其特征在于，预先存储每个移动周期稳定地进行时所产生的四个传感器的状态变化的信息；获得当前移动周期实际进行时所产生的传感器的状态变化的信息；和通过比较所获得的信息和预先存储的信息来评价当前移动周期的稳定性。
7.根据权利要求6所述的步行机器人，其特征在于，利用在移动过程中传感器状态变化的信息检测底部与地面接触部分的位置；和利用底部接触部分的位置评价当前的姿势。
8.根据权利要求3所述的步行机器人，其特征在于，所述传感器是接触式传感器，所述接触式传感器检测底部分别与地面接触和不与地面接触的两种状态。
9.根据权利要求3所述的步行机器人，其特征在于，所述传感器是测力电阻器(FSR)传感器，所述FSR传感器检测底部与地面接触时施加到底部的力，以便检测施加到底部的每个力分别等于或大于预设的最大值和小于预设的最大值的两种状态。
10.根据权利要求3所述的步行机器人，其特征在于，所述传感器是压力传感器，所述压力传感器检测底部与地面接触时施加到底部的压力，以便检测施加到底部的每个压力分别等于或大于预设的最大值和小于预设的最大值的两种状态。
11.根据权利要求1所述的步行机器人，其特征在于，所述多个移动周期包括平衡身体以便伸出至少一个脚的周期；伸出所述脚的周期；和将伸出的脚放在地面上的周期。
12.一种步行机器人，包括多个腿；多个脚，每个脚设置有具有一个区域的底部，并且每个脚通过踝关节分别机械连接到各个腿中的一个腿上；多个传感器，所述多个传感器安装在分别形成在每个腿下部上的每个底部的预定位置处，并设置有通过在移动过程中接触地面而改变的状态；存储单元，用于存储根据由多个移动周期构成的移动模式而移动的过程中移动周期稳定执行时预先获得的传感器状态变化的信息，并存储该信息；以及控制单元，用于获得传感器状态变化的信息，以便通过将所获得的信息与存储的信息进行比较来评价当前移动周期的稳定性，并控制踝关节以使得当前的移动周期具有稳定性。
13.根据权利要求12所述的步行机器人，其特征在于，所述移动模式是反射动态移动模式。
14.根据权利要求12所述的步行机器人，其特征在于，所述多个传感器中的每个传感器产生两个代表值，所述两个代表值分别代表地面反作用力施加到底部的状态和没有地面反作用力施加到底部的状态。
15.根据权利要求12所述的步行机器人，其特征在于，所述控制单元在保证当前移动周期的稳定性时控制踝关节以反射执行下一个移动周期。
16.根据权利要求12所述的步行机器人，其特征在于，所述多个移动周期包括平衡身体以便伸出至少一个脚的周期；伸出所述脚的周期；和将伸出的脚放在地面上的周期。
17.一种控制步行机器人的方法，所述步行机器人具有安装在多个底部中的每一个底部的预定位置处并设置有由外力改变的状态的传感器，并且，所述步行机器人根据由多个移动周期构成的移动模式而进行移动，所述方法包括利用当步行机器人进行移动时多个底部接触地面时产生的传感器状态的变化来评价当前移动周期和移动的稳定性；和根据评价的结果控制步行机器人的姿势和执行下一个移动周期。
18.根据权利要求17所述的控制步行机器人的方法，其特征在于，所述移动模式是反射动态移动模式。
19.根据权利要求17所述的控制步行机器人的方法，其特征在于，所述多个移动周期包括平衡身体以便伸出至少一个脚的周期；伸出所述脚的周期；和将伸出的脚放在地面上的周期。
20.根据权利要求17所述的控制步行机器人的方法，其特征在于，每个传感器产生两个代表值，所述两个代表值分别代表地面反作用力施加到底部的状态和没有地面反作用力施加到底部的状态。
21.根据权利要求17所述的控制步行机器人的方法，其特征在于，如果希望停止移动，则步行机器人返回到多个底部完全与地面接触的基本站立姿势。
22.根据权利要求19所述的控制步行机器人的方法，其特征在于，所述平衡身体的周期包括向着伸出的脚放置的一侧的相反侧倾斜身体。
23.一种步行机器人的控制系统，所述步行机器人具有左右腿，每个腿具有脚和通过各个左右踝关节连接到腿上的底部，所述左右踝关节由各个左右踝关节电动机来控制，所述控制系统包括传感器单元，其安装在步行机器人的每个底部；控制单元，用于接收来自传感器单元的信息并根据接收的信息评价步行机器人的当前移动状态和稳定性，并产生对应于接收的信息的控制信号；以及关节驱动单元，用于根据由控制单元产生的控制信号驱动左踝关节电动机和右踝关节电动机以获得稳定的移动。
全文摘要
一种使用简单的地面反作用力传感器的步行机器人及其控制方法。本发明的一个方面是提供一种步行机器人和控制该步行机器人的方法，能够减少开发和制造步行机器人的成本，并使非专家人员能够容易地参与开发。所述步行机器人包括多个腿。一个或多个传感器安装在每个腿的底部上以检测每个腿的底部在移动过程中是否与地面接触。所述步行机器人根据由多个移动周期构成的移动模式进行移动，并且在利用传感器的检测结果确定当前移动周期是否稳定之后从当前移动周期进行到下一个移动周期。
文档编号B62D57/032GK1590037SQ20041000228
公开日2005年3月9日 申请日期2004年1月16日 优先权日2003年8月29日
发明者李涌权, 吴渊宅 申请人:三星电子株式会社