本发明涉及运动控制领域，特别是涉及一种轮腿机器人运动控制方法及系统。
背景技术：
1、近些年机器人领域迅速发展，伴随着人们的多样化的需求，机器人衍生出了不同特点的移动形式。轮腿机器人结合了轮式平台与腿足式机器人的结构特征，相比于单一移动形式的机器人，具有更加良好的地形适应能力，尤其在不规则的崎岖路面中，可以通过车轮驱动快速行驶，同时通过关节作动使机身保持平衡稳定状态，因此具有一定的研究潜力。然而，当前对于轮腿机器人控制系统及控制方法的研究较少，那么如何实现对轮腿机器人的运动控制，是需要进行研究的。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种轮腿机器人运动控制方法及系统，可对轮腿机器人进行运动控制。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种轮腿机器人运动控制方法，所述方法包括：获取轮腿机器人在当前时刻的运动信息；所述运动信息包括：期望的运动数据和实际的运动数据；所述运动数据包括：姿态数据、行驶速度和横摆角速度；所述姿态数据包括：俯仰角、侧倾角和高度。
3、利用速差转向原理以及运动学与几何尺寸关系，结合当前时刻的运动信息，对当前时刻的期望的运动数据进行解算处理，得到当前时刻的解算期望数据；所述解算期望数据包括：期望的关节角度和期望的车轮转速；所述关节角度包括髋关节角度和膝关节角度；所述车轮转速包括：内侧车轮转速和外侧车轮转速。
4、基于pd控制算法，根据当前时刻的期望的关节角度和当前时刻的实际的关节角度，确定当前时刻的关节力矩；当前时刻的关节力矩用于对当前时刻的实际的姿态数据进行调整，得到下一时刻的实际的姿态数据；实际的关节角度是通过关节电机编码器实时获取得到的。
5、基于pi控制算法，根据当前时刻的期望的车轮转速和当前时刻的实际的车轮转速，确定当前时刻的车轮力矩；当前时刻的车轮力矩用于对当前时刻的实际的行驶速度和当前时刻的实际的横摆角速度进行调整，得到下一时刻的实际的行驶速度和下一时刻的实际的横摆角速度；实际的车轮转速是通过车轮电机编码器实时获取得到的。
6、可选地，利用速差转向原理以及运动学与几何尺寸关系，结合当前时刻的运动信息，对当前时刻的期望的运动数据进行解算处理，得到当前时刻的解算期望数据，具体包括：利用运动学与几何尺寸关系，结合当前时刻的运动信息，对当前时刻的期望的姿态数据进行解算处理，得到当前时刻的期望的关节角度。
7、利用速差转向原理，对当前时刻的期望的行驶速度和当前时刻的期望的横摆角速度进行解算处理，得到当前时刻的期望的车轮转速。
8、可选地，当前时刻的期望的车轮转速，计算公式如下。
9、。
10、其中，为当前时刻的期望的内侧车轮转速；为当前时刻的期望的外侧车轮转速；为车轮半径，为轮腿机器人的轮距；为当前时刻的期望的行驶速度；为当前时刻的期望的横摆角速度。
11、可选地，当前时刻的期望的关节角度，计算公式如下。
12、。
13、其中，为当前时刻的期望的髋关节角度；为当前时刻的期望的膝关节角度；为当前时刻轮腿机器人腿部的轮端相对于髋关节的位置坐标中的横轴坐标；为当前时刻轮腿机器人腿部的轮端相对于髋关节的位置坐标中的竖轴坐标；为轮腿机器人的大腿长度；为轮腿机器人的小腿长度。
14、可选地，基于pd控制算法，根据当前时刻的期望的关节角度和当前时刻的实际的关节角度，确定当前时刻的关节力矩，具体包括：对当前时刻的期望的关节角度进行微分处理，得到当前时刻的期望的关节角速度。
15、对当前时刻的实际的关节角度进行微分处理，得到当前时刻的实际的关节角速度。
16、基于pd控制算法，根据当前时刻的期望的关节角速度、当前时刻的实际的关节角速度、当前时刻的期望的关节角度和当前时刻的实际的关节角度，确定当前时刻的关节力矩。
17、可选地，当前时刻的关节力矩，计算公式如下。
18、。
19、其中，为当前时刻的关节力矩；为当前时刻的实际的关节角度；为当前时刻的期望的关节角度；为当前时刻的实际的关节角速度；为当前时刻的期望的关节角速度；为关节控制的第一设定增益系数；为关节控制的第二设定增益系数。
20、可选地，基于pi控制算法，根据当前时刻的期望的车轮转速和当前时刻的实际的车轮转速，确定当前时刻的车轮力矩，具体包括：对当前时刻的期望的车轮转速进行积分处理，得到当前时刻的期望的车轮角度。
21、对当前时刻的实际的车轮转速进行积分处理，得到当前时刻的实际的车轮角度。
22、基于pi控制算法，根据当前时刻的期望的车轮角度、当前时刻的实际的车轮角度、当前时刻的期望的车轮转速和当前时刻的实际的车轮转速，确定当前时刻的车轮力矩。
23、可选地，当前时刻的车轮力矩，计算公式如下。
24、。
25、其中，为当前时刻的车轮力矩；为当前时刻的实际的车轮转速；为当前时刻的期望的车轮转速；为当前时刻的实际的车轮角度；为当前时刻的期望的车轮角度；为车轮控制的第一设定增益系数；为车轮控制的第二设定增益系数。
26、一种轮腿机器人运动控制系统，所述系统包括：轮腿机器人、上位机、感知模块、关节电机编码器、车轮电机编码器和采用上述所述的轮腿机器人运动控制方法的工控机。
27、所述上位机和所述工控机连接；所述工控机与所述轮腿机器人连接；所述感知模块分别与所述工控机和所述轮腿机器人连接；所述关节电机编码器分别与所述工控机和所述轮腿机器人连接；所述车轮电机编码器分别与所述工控机和所述轮腿机器人连接。
28、所述上位机用于发出当前时刻的信息指令；所述信息指令包括：期望的运动数据；所述运动数据包括：姿态数据、行驶速度和横摆角速度；所述姿态数据包括：俯仰角、侧倾角和高度。
29、所述感知模块用于采集所述轮腿机器人在当前时刻的实际的运动数据，并传输至所述工控机。
30、所述关节电机编码器用于实时获取所述轮腿机器人的实际的关节角度。
31、所述车轮电机编码器用于实时获取所述轮腿机器人的实际的车轮转速。
32、所述工控机用于获取轮腿机器人在当前时刻的运动信息；所述运动信息包括：期望的运动数据和实际的运动数据；利用速差转向原理以及运动学与几何尺寸关系，结合当前时刻的运动信息，对当前时刻的期望的运动数据进行解算处理，得到当前时刻的解算期望数据；所述解算期望数据包括：期望的关节角度和期望的车轮转速；所述关节角度包括髋关节角度和膝关节角度；所述车轮转速包括：内侧车轮转速和外侧车轮转速；基于pd控制算法，根据当前时刻的期望的关节角度和当前时刻的实际的关节角度，确定当前时刻的关节力矩；基于pi控制算法，根据当前时刻的期望的车轮转速和当前时刻的实际的车轮转速，确定当前时刻的车轮力矩。
33、所述轮腿机器人用于根据当前时刻的关节力矩对当前时刻的实际的姿态数据进行调整，得到下一时刻的实际的姿态数据；根据当前时刻的车轮力矩对当前时刻的实际的行驶速度和当前时刻的实际的横摆角速度进行调整，得到下一时刻的实际的行驶速度和下一时刻的实际的横摆角速度。
34、可选地，所述轮腿机器人上设置有关节电机和车轮电机；所述关节电机和所述车轮电机均与所述工控机连接；所述关节电机和所述车轮电机均用于对所述轮腿机器人提供动力。
35、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：一种轮腿机器人运动控制方法及系统，通过获取轮腿机器人在当前时刻的运动信息；利用速差转向原理以及运动学与几何尺寸关系，结合当前时刻的运动信息，对当前时刻的期望的运动数据进行解算处理，得到当前时刻的解算期望数据；基于pd控制算法，根据当前时刻的期望的关节角度和当前时刻的实际的关节角度，确定当前时刻的关节力矩；基于pi控制算法，根据当前时刻的期望的车轮转速和当前时刻的实际的车轮转速，确定当前时刻的车轮力矩；本发明能够对轮腿机器人进行运动控制。
1.一种轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，利用速差转向原理以及运动学与几何尺寸关系，结合当前时刻的运动信息，对当前时刻的期望的运动数据进行解算处理，得到当前时刻的解算期望数据，具体包括：
3.根据权利要求2所述的轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，当前时刻的期望的车轮转速，计算公式为：
4.根据权利要求2所述的轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，当前时刻的期望的关节角度，计算公式为：
5.根据权利要求1所述的轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，基于pd控制算法，根据当前时刻的期望的关节角度和当前时刻的实际的关节角度，确定当前时刻的关节力矩，具体包括：
6.根据权利要求5所述的轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，当前时刻的关节力矩，计算公式为：
7.根据权利要求1所述的轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，基于pi控制算法，根据当前时刻的期望的车轮转速和当前时刻的实际的车轮转速，确定当前时刻的车轮力矩，具体包括：
8.根据权利要求7所述的轮腿机器人运动控制方法，其特征在于，当前时刻的车轮力矩，计算公式为：
9.一种轮腿机器人运动控制系统，其特征在于，所述系统包括：轮腿机器人、上位机、感知模块、关节电机编码器、车轮电机编码器和采用权利要求1-8中任意一项所述的轮腿机器人运动控制方法的工控机；
10.根据权利要求9所述的轮腿机器人运动控制系统，其特征在于，所述轮腿机器人上设置有关节电机和车轮电机；
