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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种用于阶梯地形的双足机器人步态规划方法及装置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：CN120215510B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19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：202510678012.8，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种用于阶梯地形的双足机器人步态规划方法及装置是由李新宇;罗世林;高亮;高艺平设计研发完成，并于2025-05-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于阶梯地形的双足机器人步态规划方法及装置在说明书摘要公布了：本发明提供一种用于阶梯地形的双足机器人步态规划方法及装置，属于机器人步态规划技术领域，所述方法包括：基于线性倒立摆模型，分别建立双足机器人的上阶梯和下阶梯的步行模式；基于步行模式，将阶梯地形下的线性倒立摆模型映射为平面地形下的分段化虚拟高度线性倒立摆模型；基于分段化虚拟高度线性倒立摆模型，利用模型预测控制实现阶梯地形下双足机器人的步态规划。本发明提供的用于阶梯地形的双足机器人步态规划方法及装置，本发明使用具有虚拟质心高度的线性倒立摆模型，依据阶梯环境的地形高程信息和落足点信息建立的步态模式，可以适应变高度变长度的不规则阶梯地形，使步态具备较好的地形适应性。

本发明授权一种用于阶梯地形的双足机器人步态规划方法及装置在权利要求书中公布了：1.一种用于阶梯地形的双足机器人步态规划方法，其特征在于，包括： 基于线性倒立摆模型，分别建立双足机器人的上阶梯和下阶梯的步行模式； 基于步行模式，将阶梯地形下的线性倒立摆模型映射为平面地形下的分段化虚拟高度线性倒立摆模型； 基于分段化虚拟高度线性倒立摆模型，利用模型预测控制实现阶梯地形下双足机器人的步态规划； 基于线性倒立摆模型，分别建立双足机器人的上阶梯和下阶梯的步行模式，包括： 上阶梯的步行模式为：在上阶梯过程中，双足机器人先以前一级阶梯上的脚作为支撑脚，另一只脚为摆动脚；将摆动脚迈上后一级阶梯后，再以后一级阶梯上的脚作为支撑脚，支撑质心抬升两级阶梯之间的高度，原来前一级阶梯上的支撑脚变为摆动脚，摆动到更前一级阶梯上，以次循环往复； 下阶梯的步行模式为：下阶梯过程，双足机器人先将质心下降两级阶梯之间的高度差，然后以前一级阶梯上的脚为支撑脚，另一只脚为摆动脚；将摆动脚迈下后一级阶梯后，再以后一级阶梯上的脚作为支撑脚，以次循环往复; 还包括： 设Hi为当前支撑脚所在阶梯与上一级阶梯的高度差，Θi为当前落脚点与上一落脚点连线与水平面的夹角，G为机器人总重力，Li为当前落脚点与上一落脚点之间的水平距离，h为平面地形下的质心高度； 在上阶梯的步行模式下，当支撑脚位于第i级台阶，摆动腿迈向第i+1级台阶，这个过程中质心上升高度Hi，前移Li，线性倒立摆模型的质心轨迹与水平面夹角为Θi，保证在每一次切换支撑脚的前一时刻质心与支撑脚的高度差都等于h； 在下阶梯的步行模式下，当支撑脚位于第i级台阶，摆动腿迈上第i+1级台阶，这个过程中质心下降高度Hi+1，前移Li+1，线性倒立摆质心模型的质心轨迹与水平面夹角为Θi+1，保证了在切换支撑脚的后一时刻质心与支撑脚高度差都等于h； 在上下阶梯的步行模式中，每一级阶梯的前后两个支撑脚连线与当前阶段的质心位移轨迹构成一个平行四边形; 基于步行模式，将阶梯地形下的线性倒立摆模型映射为平面地形下的分段化虚拟高度线性倒立摆模型，包括： 在上阶梯的步行模式下，将每一个阶梯中的前后两个支撑脚连线与当前阶段的质心位移轨迹构成的平行四边形旋转角度Θi，将重力分力GcosΘ i视为等效重力，GsinΘ i视为水平反向推动线性倒立摆质心运动的外力，则线性倒立摆可视为质心高度不变的线性倒立摆，质心高度称为虚拟高度： ； 其中，为切换支撑脚前一时刻质心与支撑脚之间的水平距离； 在水平外力GsinΘ i推动下线性倒立摆模型动力学方程为： ； 其中，为经过坐标旋转变换之后的等效重力加速度，m为线性倒立摆质心质量，τ为支撑脚处的转矩，x为横轴方向上的质心位移；线性倒立摆模型的零力矩点位置为： ； 在下阶梯的步行模式下，将每一个阶梯中的前后两个支撑脚连线与当前阶段的质心位移轨迹构成的平行四边形旋转角度Θi+1，则线性倒立摆模型的虚拟高度和零力矩点位置分别为： ； ； 将每一迈步阶段的线性倒立摆模型进行坐标旋转变换，使阶梯地形下的变高度线性倒立摆模型映射为平面地形下的分段化虚拟高度线性倒立摆模型。

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