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龙图腾网获悉燕山大学申请的专利足式机器人长时域与反应性相结合的运动轨迹生成方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116185015B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310055604.5，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权足式机器人长时域与反应性相结合的运动轨迹生成方法是由史亚鹏;王源;陈馨;俞滨;巴凯先;潘刚;孔祥东设计研发完成，并于2023-01-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本足式机器人长时域与反应性相结合的运动轨迹生成方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种足式机器人长时域与反应式相结合的运动轨迹生成方法，其包括：建立机器人等效单质点模型；建立基于质心加速度向量与落脚点位置向量的等效单质点模型代价函数；建立系统状态的空间约束方程；进而，构成一个非线性优化方程，采用优化求解器生成起始时刻到终止时刻的长时域质心轨迹和落足点序列；结合模型预测控制与速度场引导轨迹收敛，将短时域反应式轨迹收敛到长时域运动轨迹，生成全局运动轨迹。本发明的运动轨迹生成方法考虑到运动目标位置、机器人运动学动力学和环境约束，允许同时进行落脚点和质心轨迹优化；当遇到外界扰动时导致质心位置与长时域运动轨迹发生偏差后，仍能快速收敛到期望位置，具有抗扰能力强的特点。

本发明授权足式机器人长时域与反应性相结合的运动轨迹生成方法在权利要求书中公布了：1.一种足式机器人长时域与反应式相结合的运动轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、建立足式机器人等效单质点模型，基于落脚点位置与单质点动力学分析运动特征； 基于足式机器人运动特征提取出等效单质点模型，利用等效单质点模型模拟机器人运动，根据落足点位置与压力中心的相互关系，将落足点几何中心位置坐标值作为压力中心期望值，并建立基于支撑多变形的压力中心约束域；基于压力中心、足地接触力与质心加速度关系建立质心轨迹与压力中心关系； 步骤2、通过对等效单质点模型运动特征的分析，建立基于质心加速度向量与落脚点位置向量的等效单质点模型代价函数，表示为： 式中：JUt为代价函数；t0和tF分别表示整个运动时域的开始时间和结束时间；ωU为权重系数；fUt和分别表示预测性能指标和期望性能指标； 其中，待优化变量Ut表达式如下所示： 式中：为质心的加速度向量，pft为落脚点位置向量； 步骤3、基于足式机器人运动特征中的步长、步高和终点质心状态，动力学特征中的压力中心与足地接触力向量，行走、跳跃以及步态转换中不同步态下的加速度、地形与避障约束，建立系统状态的空间约束方程； 基于系统状态建立待优化变量的空间约束方程，表示为： 式中：Uupp和Ulow分别为待优化变量Ut在各系统状态下的最大值和最小值； 步骤4、将代价函数和空间约束方程相结合，构成非线性优化方程，采用运动优化求解器生成起始到终止点的长时域质心轨迹和落足点序列： 根据步骤2的等效单质点模型代价函数，结合步骤3的约束方程，构成足式机器人非线性优化方程为： 基于足式机器人非线性优化方程，生成起始时刻到终止时刻的长时域质心轨迹和落足点序列； 根据足式机器人行走、跳跃步态以及步态之间的转换，建立足式机器人质心加速度约束方程，具体为： 式中：cat表示质心实际加速度状态；表示质心加速度状态约束上限；表示质心加速度状态约束下限；上标a表示质心加速度； 当机器人跳跃步态为腾空相时，质心加速度约束方程为： 式中：[00-g]T表示重力加速度向量； 步骤5、结合模型预测控制与速度场引导轨迹收敛，将短时域反应式轨迹收敛到长时域运动轨迹，生成全局运动轨迹： 结合短时域反应式轨迹优化的实时性，利用构建的足式机器人非线性优化方程迭代优化，以当前时刻为起点的短时域局部最优质心轨迹和落足点序列，当遇到外界扰动时导致质心状态偏离预期轨迹，为保证短时域运动轨迹收敛于长时域运动轨迹，采用速度场引导，生成短时域内的期望合速度序列，通过模型预测控制将反应式轨迹收敛到长时域运动轨迹，从而生成全局运动轨迹； 基于地形约束与腾空相约束，该运动轨迹生成方法能够实现行走步态、跳跃步态以及依据地形模型进行行走与跳跃步态之间进行步态转换； 通过建立质心加速度约束上边界与下边界，并且将腾空相阶段的质心加速度约束限定为重力加速度，能同时实现对行走步态与跳跃步态的运动规划，并能实现行走步态与跳跃步态之间的转换。

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