(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211234393.3 (22)申请日 2022.10.10 (71)申请人 日照中兴汽车有限公司 地址 276800 山东省日照市东港区菏 泽北 路6号 (72)发明人 杜启磊　年洪涛　李赛　康继超　 林浩浩　张亚超　孙付昀　陈绪强　 张永军　苏杨　王涛　王建伟　 张静　潘淑芬　张永民　张帅　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 王杰 (51)Int.Cl. B62D 57/032(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机 器人及仿真方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于虚拟样机技术的多 足运动仿真机器人及仿真方法， 属于多足仿真机 器人技术领域。 本发明包括机器人主体， 膝关节， 髋关节， 上肢体和下肢体， 髋关节设置在机器人 主体下方边缘处， 上肢体的一端与髋关节连接， 上肢体的另一端与膝关节连接， 下肢体与膝关节 连接； 仿真方法包括以下步骤： 步骤一： 在三维建 模软件中建立多足机器人的三维实体模型， 并规 划其运动轨迹； 步骤二： 处理模型数据， 将建立的 三维实体模型导入动力学仿真软件中进行搭建 并加以分析； 步骤三： 对动力学仿真软件中的多 足机器人进行运动学驱动， 对多足机器人的运动 轨迹进行仿真， 并对仿真结果进行分析。 该研究 能缩短开发周期， 增强性能， 提高开发效率。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 115447692 A 2022.12.09 CN 115447692 A 1.一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人， 其特征在于： 包括机器人主体、 膝关 节、 髋关节、 上肢体和下肢体， 所述髋关节设置在所述机器人主体下方边缘处， 所述上肢体 的一端与所述髋关节连接， 所述上肢体的另一端与所述膝关节连接， 所述下肢体与所述膝 关节连接 。 2.一种如权利要求1所述的基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其 特征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 在三维建模软件中建立多足机器人的三维 实体模型， 并规划其 运动轨迹； 步骤二： 处理模型数据， 将建立的三维实体模型导入动力学仿真软件中进行搭建并加 以分析； 步骤三： 对动力学仿真软件中的多足机器人进行运动学驱动， 对所述多足机器人的运 动轨迹进行仿真， 并对仿真结果进行分析。 3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤一中， 所述规划多足机器人 的运动轨迹的方法为将肢体的初始位置规 划出来， 规划足部 轨迹， 将足部 轨迹用点面复制分成等份。 4.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤二中， 所述处理模型数据的方法为获取XYZ坐标的增量值， 并与时间坐 标以试验数据导入动力学仿真软件中形成数据函数。 5.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤二中， 将建立的三维实体模型导入动力学软件中进行搭建的方法为将 模型运动副进行 搭建， 主要在各关节处设置转动副。 6.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤三中， 所述多足机器人运动学驱动的方法为以足迹末端点进 行点驱动， 调用样条函数驱动模型， 运动后取各关节Z轴转动位移， 再删除足部驱动， 通过曲线数据驱 动膝关节和髋关节。 7.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤三中， 所述仿真结果进行分析的方法为对仿真处理后得到的力矩、 位 移、 加速度、 速度随时间的变化曲线 进行分析。 8.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤一中， 所述的三维建模软件为Catia。 9.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤二中， 所述的动力学仿真软件为Adam s。 10.根据权利要求2所述的一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法， 其特征在于： 在步骤三中， 所述 运动学为逆运动学。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115447692 A 2一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机 器人及仿真方 法 技术领域 [0001]本发明涉及多足仿真机器人技术领域， 尤其是涉及一种基于虚拟样机技术的多足 运动仿真机器人及仿真方法。 背景技术 [0002]在多足仿真机器人领域， 各国开展了深入研究， 突破仿生柔顺机构、 移动感知能 力、 平衡性、 动力计算、 动态运动能力、 步态 规划等成了各国研究 的重要方向， 虚拟样 机技术 可以结合生物运动特型， 在虚拟软件中进 行模拟计算， 对运动学以及动力学进 行分析， 帮助 设计人员对产品进行性能测试， 能缩短开发周期， 提高开发效率。 [0003]目前在机器人足部轨迹规划中， 往往采用正运动学和逆运动学等方法通过m atlab 等软件进行规划， 需要找到足部或者关节的运动轨迹方程， 例如， 圆形的轨迹参数方程X轴 ＝半径*sin(time)， y轴＝半径*cos(time),但是在实际的案例中， 机器人的运动过程较为 复杂， 靠参数方程并不能满足真实的运动， 例如在崎岖的地面， 以及 越障， 以及跳跃转行走、 trot步态与wal k步态转换等问题。 [0004]可见， 目前多足机器人在系统仿真过程中仍存在问题， 机器人的运动过程较为复 杂， 靠参数方程并不能满足真实的运动， 对于应用场景要求要是十分熟悉， 才能完成运作。 因此， 产品存在局限性小， 应用范围小， 动力计算复杂和仿真效率低等问题。 发明内容 [0005]本发明的目的是提供一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人及仿真方法， 通过三维建模软件Catia和 动力学仿真软件Adams联合仿真， 来解决局限性小， 应用范围小， 动力计算复杂和仿真效率低等问题。 [0006]为实现上述目的， 本发明提供了一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人， 包括机器人主体、 膝关节、 髋关节、 上肢体和下肢体， 所述髋关节设置在所述机器人主体下 方边缘处， 所述上肢体的一端与所述髋关节连接， 所述上肢体的另一端与所述膝关节连接， 所述下肢体与所述膝关节连接； [0007]一种基于虚拟 样机技术的多足运动仿真机器人的仿真方法包括以下步骤： [0008]步骤一： 在三维建模软件中建立多足机器人的三维 实体模型， 并规划其 运动轨迹； [0009]步骤二： 处理模型数据， 将建立的三维实体模型导入动力学仿真软件中进行搭建 并加以分析； [0010]步骤三： 对动力学仿真软件中的多足机器人进行运动学驱动， 对所述多足机器人 的运动轨 迹进行仿真， 并对仿真结果进行分析。 [0011]优选的， 在步骤一中， 所述规划多足机器人的运动轨迹 的方法为将肢体的初始位 置规划出来， 足部 轨迹规划， 将足部 轨迹用点面复制分成等份。 [0012]优选的， 在步骤二中， 所述处理模型数据的方法为获取XYZ坐标的增量值， 并与时 间坐标以试验数据导入动力学仿真软件中形成数据函数。说　明　书 1/5 页 3 CN 115447692 A 3