双足机器人的步态控制方法、装置、终端设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术适用于机器人技术领域，提供了一种双足机器人的步态控制方法、装置、终端设备及介质，该方法包括：获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态；获取所述双足机器人的本体位姿；通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度；基于各个所述关节角度，调整所述双足机器人的步态。本发明专利技术加入了对机器人足端位姿的规划及控制，使得基于各个关节角度来调整机器人的步态后，双足机器人能够实现以类人步态的方式进行行走，增强了机器人的仿真程度，使得机器人的行走步态更为流畅，因而也提高了双足机器人上下楼梯的速度，增强了机器人的运动能力以及运动效率。

Gait Control Method, Device, Terminal Equipment and Media of Biped Robot

【技术实现步骤摘要】
双足机器人的步态控制方法、装置、终端设备及介质
本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种双足机器人的步态控制方法、装置、终端设备及介质。
技术介绍
双足机器人具有静态步行和动态步行两种不同的步行方式。在动态步行方式之下，由于双足机器人的质心投影点可以处于机器人的支撑多边形之外，因而控制双足机器人的动态步行相对复杂，由此使得动态步行成为了当下机器人领域的一个研究热点。目前，虽然许多双足机器人已成功实现了通过动态步行的方式来上下楼梯，但在现有双足机器人的步态控制方式中，为了减小步态规划和控制算法的难度，通常都需要引入机器人足底与地面始终保持平行的这一前提条件。也就是说，在机器人抬腿和落足时，其足底与地面都必须时刻保持平行，因此，这种步态方式与人类的步态行走方式存在较大的区别，仿真程度较低。并且，在这种步态方式之下，基于始终与地面保持平行的足底，机器人难以实现较大幅度地抬腿，因而限制了双足机器人上下楼梯的速度，从而也降低了双足机器人的运动效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种双足机器人的步态控制方法、装置、终端设备及介质，以解决现有技术中双足机器人的运动效率以及仿真程度均较为低下的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种双足机器人的步态控制方法，包括：获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态；获取所述双足机器人的本体位姿；通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度；基于各个所述关节角度，调整所述双足机器人的步态。本专利技术实施例的第二方面提供了一种双足机器人的步态控制装置，包括：足端位姿获取单元，用于获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态；本体位姿获取单元，用于获取所述双足机器人的本体位姿；关节角度确定单元，用于通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度；步态调整单元，用于基于各个所述关节角度，调整所述双足机器人的步态。本专利技术实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态；获取所述双足机器人的本体位姿；通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度；基于各个所述关节角度，调整所述双足机器人的步态。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态；获取所述双足机器人的本体位姿；通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度；基于各个所述关节角度，调整所述双足机器人的步态。本专利技术实施例在调整双足机器人行走步态的过程中，加入了对机器人足端位姿的规划及控制，通过综合机器人的本体位姿以及足端位姿来计算机器人各个关节的关节角度，使得基于各个关节角度来调整机器人的步态后，双足机器人能够实现以类人步态的方式进行行走，增强了机器人的仿真程度，使得机器人的行走步态更为流畅，因而也提高了双足机器人上下楼梯的速度，增强了机器人的运动能力以及运动效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的双足机器人的步态控制方法的实现流程图；图2是本专利技术实施例提供的双足机器人的一腿部模型示意图；图3是本专利技术实施例提供的双足机器人的步态控制方法S103的具体实现流程图；图4是本专利技术实施例提供的双足机器人的平地行走步态示意图；图5是本专利技术实施例提供的双足机器人的模型示意图；图6是本专利技术实施例提供的双足机器人的步态控制方法S103的另一具体实现流程图；图7是本专利技术实施例提供的双足机器人的步态控制装置的结构框图；图8是本专利技术实施例提供的终端设备的示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的双足机器人的步态控制方法的实现流程图。如图1所示的实现流程包括步骤S101至S104，各步骤的实现原理具体如下：S101：获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态。S102：获取所述双足机器人的本体位姿。本专利技术实施例中，机器人具体是指具有双足且能够行走的仿人形机器人。通过接收外部设备或者接收用户所直接输入的控制指令，上述机器人能够执行与控制指令对应的各项动作或姿态。机器人的位姿是指机器人在空间的位置和姿态。其中，位置为具体的空间坐标，可通过一个位置矩阵来表示；姿态是指机器人所需呈现的最终动作形态，具体可通过坐标系中三个坐标轴两两夹角的余弦值所组成的姿态矩阵来表示。本专利技术实施例中，双足机器人的足端位姿包括足端位置以及足端姿态，即，机器人足部各个活动杆件在空间的位置和姿态。其中，足部是指该仿人形机器人中，踝关节及其以下的活动杆件所组成的器件部位。为了控制双足机器人通过动态步行的方式来上下楼梯，本专利技术实施例中，获取用户输入的各项初始化参数。上述初始化参数包括但不限于台阶高度、台阶宽度以及当前机器人足端脚掌与水平地面的夹角等。基于预设算法对上述初始化参数进行识别，以确定出双足机器人在当前时刻的各项控制参数。例如，确定出双足机器人在当前时刻的抬腿高度、步幅长度、步态周期以及质心侧移幅度等。根据确定出的各项控制参数，获取机器人的质心运动轨迹以及足端运动轨迹。其中，足端运动轨迹包含上述足端位置以及足端姿态。机器人的本体位姿为机器人驱干的位姿，其用于指示驱干质心在各个时刻的位置以及姿态。机器人的本体位姿同样基于双足机器人的上述各项控制参数获得。S103：通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度。逆运动学即已知机器人末端的位置姿态，计算机器人对应位置的全部关节变量。本专利技术实施例中，通过预设的逆运动学算法，对机器人的本体位姿以及足端位姿进行求解，以分别获取机器人左右两腿各个关节的关节角度。上述逆运动学算法包括但不限于解析法以及数值法。机器人的关节包括但不限于踝关节、膝关节以及髋关节等。每一关节配置有用于控制该关节进行转动的舵机。其中，通过上述逆运动学所求解得到的角度中，每一关节的关节角度包括该关节的滚转角、俯仰角以及摆动角。示例性地，图2示出了本专利技术实施例提供的双足机器人的一腿部模型示意图。如图2所示，若双足机器人的本体位姿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双足机器人的步态控制方法，其特征在于，包括：获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态；获取所述双足机器人的本体位姿；通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度；基于各个所述关节角度，调整所述双足机器人的步态。

【技术特征摘要】
1.一种双足机器人的步态控制方法，其特征在于，包括：获取双足机器人的足端位姿，所述足端位姿包括足端位置以及足端姿态；获取所述双足机器人的本体位姿；通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度；基于各个所述关节角度，调整所述双足机器人的步态。2.如权利要求1所述的步态控制方法，其特征在于，所述通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度，包括：控制所述双足机器人的脚掌绕预设端点进行转动；获取所述双足机器人的足端初始位置以及足端目标位置；根据所述足端目标位置以及所述足端初始位置，在所述脚掌的转动过程中，计算所述双足机器人的踝关节的位置变化量；对所述本体位姿、所述足端位置以及所述踝关节的位置变化量进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度。3.如权利要求2所述的步态控制方法，其特征在于，所述通过逆运动学算法，对所述本体位姿以及所述足端位姿进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度，还包括：在所述脚掌的转动过程中，获取所述双足机器人的髋关节位置；根据所述双足机器人的足端目标位置，计算所述足端目标位置与所述髋关节位置的相对距离；通过逆运动学算法，对所述本体位姿、所述足端位置、所述相对位置以及所述踝关节位置变化量进行运算处理，以得到所述双足机器人各个关节的关节角度。4.如权利要求1所述的步态控制方法，其特征在于，所述控制所述双足机器人的脚掌绕预设端点进行转动，包括：当检测到所述踝关节的位置变化量为正值时，以所述双足机器人的脚尖为第一端点，控制所述双足机器人的脚掌绕所述第一端点进行转动；当检测到所述踝关节的位置变化量为负值时，以所述双足机器人的脚跟为第二端点，控制所述双足机器人的脚掌绕所述第二端点进行转动。5.如权利要求1所述的步态控制方法，其特征在于，在所述基于各个所述关节角度，调整所述双足机...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊友军，葛利刚，陈春玉，刘益彰，谢铮，安昭辉，唐靖华，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44