从脚步中识别台阶制造技术

一种识别台阶(20)的方法包括接收机器人(100)的多个脚步位置(128)。每个相应的脚步位置指示机器人的腿(120)接触支撑表面(12)的位置。该方法还包括确定多个候选脚步位置对(212)，其中候选脚步位置对包括第一和第二候选脚步位置。该方法还包括基于第一候选脚步位置的高度将第一候选脚步位置聚类到第一聚类组(222)，以及基于第二候选脚步位置的高度将第二候选脚步位置聚类到第二聚类组。该方法还包括通过将每个聚类组表示为对应的台阶并基于每个相邻聚类组之间的相应中点(MP)描绘每个台阶来生成台阶模型(202)。个台阶来生成台阶模型(202)。个台阶来生成台阶模型(202)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从脚步中识别台阶


[0001]本公开涉及从脚步(footfall)中识别台阶。

技术介绍

[0002]机器人通常被定义为可重新编程且多功能的操纵器(manipulator)，其被设计成通过可变被编程运动来移动材料、零件、工具或专用设备以用于任务的执行。机器人可以是物理锚定的操纵器(例如，工业机器人臂)、在整个环境中移动的移动机器人(例如，使用腿、轮子、或基于抓地的机构)、或操纵器和移动机器人的一些组合。机器人用于各种行业，例如包括制造业、运输业、危险环境、勘探和医疗。因此，机器人穿越具有需要各种协调腿部运动的障碍或特征的环境的能力为这些行业提供了附加的益处。

技术实现思路

[0003]本公开的一个方面提供了一种从脚步中识别台阶的方法。该方法包括在数据处理硬件处接收穿越环境的机器人的多个脚步位置。这里，每个相应的脚步位置指示机器人的腿接触机器人下方的支撑表面的位置。该方法还包括由数据处理硬件基于多个脚步位置确定多个候选脚步位置对。候选脚步位置对包括相应的第一候选脚步位置和相应的第二候选脚步位置。该方法还包括由数据处理硬件基于相应的第一候选脚步位置的高度将相应的第一候选脚步位置聚类到第一相应的聚类组。该方法还包括由数据处理硬件基于相应的第二候选脚步位置的高度将相应的第二候选脚步位置聚类到第二相应的聚类组。该方法还包括由数据处理硬件通过将每个聚类组表示为机器人环境中的一组台阶中的对应台阶并且基于每个相邻聚类组之间的相应的中点描绘每个台阶来生成台阶模型。
[0004]本公开的实现方式可以包括一个或多个以下可选特征。在一些示例中，该方法还可以包括对于由相应的第一脚步位置和多个脚步位置中与相应的第一脚步位置在位置上相邻的相应的第二脚步位置定义的每对相邻的脚步位置，由数据处理硬件确定相应的第一脚步位置和相应的第二脚步位置之间的垂直距离是否满足台阶高度阈值，该台阶高度阈值对应于台阶竖板的高度。在一些配置中，该方法还包括由数据处理硬件确定相应的第一脚步位置和相应的第二脚步位置之间的水平距离是否满足台阶深度阈值，其中该台阶深度阈值对应于台阶踏板的深度。可选地，当(i)垂直距离满足台阶高度阈值并且(ii)水平距离满足台阶深度阈值时，该方法还包括由数据处理硬件将相应的一对相邻的脚步位置识别为多个候选脚步位置对中的相应的一个。
[0005]在一些实现方式中，多个聚类组指示台阶模型的方位，该方位对应于一组台阶在环境内上升或下降的矢量方向。这里，在针对多个候选对的每个候选脚步位置对将相应的第一脚步位置和相应的第二脚步位置中的每一个聚类到相应的聚类组之后，该方法可包括由数据处理硬件在相应的聚类组中识别第一聚类组和与第一聚类组相邻的第二聚类组，所识别的第一和第二聚类组各自可以包括一个或多个相应的候选脚步位置。该方法还包括由数据处理硬件确定第一聚类组中的一个或多个候选脚步位置中的相应的第一候选脚步位
置和第二聚类组中的一个或多个候选脚步位置中的相应的第二候选脚步位置，相应的第一候选脚步位置与相应的第二候选脚步位置相隔最小水平距离，以及由数据处理硬件在第一聚类组中所识别的相应的第一候选脚步位置和第二聚类组中所识别的相应的第二候选脚步位置之间的水平中点处为台阶模型生成台阶边缘。可选地，多个聚类组指示台阶模型的方位，该方位对应于一组台阶在环境内上升或下降的矢量方向，以及台阶边缘在垂直于多个聚类组的方位的矢量方向的方向上延伸。
[0006]此外，该方法可以包括由数据处理硬件将台阶模型通信传输到控制系统，用于机器人在自主驱动模式下导航由台阶模型表示的台阶。该方法还包括，在生成台阶模型之后，当机器人穿越环境时，由数据处理硬件检测机器人正在接近由台阶模型表示的位置，以及由数据处理硬件将机器人定向到台阶模型的方位，该方位对应于一组台阶在环境内上升或下降的矢量方向。在一些示例中，定向机器人可以包括引导机器人上的传感器来面向由台阶模型定义的矢量方向。该方法可以包括由数据处理硬件用台阶模型来扩充环境的感知地图。在一些实现方式中，机器人是四足机器人。
[0007]本公开的另一方面提供了一种被配置为从脚步中识别台阶的机器人。该机器人包括身体、耦接到身体并且被配置为穿越环境的两条或更多条腿、以及与机器人通信的台阶建模系统。建模系统包括数据处理硬件和与数据处理硬件通信的存储器硬件，该存储器硬件存储指令，该指令在数据处理硬件上执行时使数据处理硬件执行操作。该操作包括接收穿越环境的两条或更多条腿的多个脚步位置，每个相应的脚步位置指示机器人的两条或更多条腿之一接触机器人下方的支撑表面的位置。该操作还包括基于多个脚步位置确定多个候选脚步位置对，每个候选脚步位置对包括相应的第一候选脚步位置和相应的第二候选脚步位置。对于多个候选脚步位置对中的每个候选脚步位置对，该操作还包括基于相应的第一候选脚步位置的高度，将相应的第一候选脚步位置聚类到第一相应的聚类组，以及基于相应的第二候选脚步位置的高度，将相应的第二候选脚步位置聚类到第二相应的聚类组。该操作还包括通过将每个聚类组表示为机器人环境中的一组台阶中的对应台阶并且基于每个相邻聚类组之间的相应的中点描绘每个台阶来生成台阶模型。
[0008]本公开的实现方式可以包括一个或多个可选特征。在一些实现方式中，对于由相应的第一脚步位置和多个脚步位置中与相应的第一脚步位置在位置上相邻的相应的第二脚步位置定义的每对相邻的脚步位置，该操作包括确定相应的第一脚步位置和相应的第二脚步位置之间的垂直距离是否满足台阶高度阈值，该台阶高度阈值对应于台阶竖板的高度。该操作还包括确定相应的第一脚步位置和相应的第二脚步位置之间的水平距离是否满足台阶深度阈值，该台阶深度阈值对应于台阶踏板的深度，以及当(i)垂直距离满足台阶高度阈值并且(ii)水平距离满足台阶深度阈值时，将相应的一对相邻的脚步位置识别为多个候选脚步位置对中的相应的一个。
[0009]在一些示例中，多个聚类组指示台阶模型的方位，该方位对应于一组台阶在环境内上升或下降的矢量方向。在一些配置中，在针对多个候选对的每个候选脚步位置对将相应的第一脚步位置和相应的第二脚步位置中的每一个聚类到相应的聚类组之后，该操作还包括在相应的聚类组中识别第一聚类组和与第一聚类组相邻的第二聚类组。在这些示例中，所识别的第一和第二聚类组各自可以包括一个或多个相应的候选脚步位置。这里，该操作还可以包括确定第一聚类组中的一个或多个候选脚步位置中的相应的第一候选脚步位
置和第二聚类组中的一个或多个候选脚步位置中的相应的第二候选脚步位置。附加地或替代地，该操作还可以包括相应的第一候选脚步位置与相应的第二候选脚步位置相隔最小水平距离，以及在第一聚类组中所识别的相应的第一候选脚步位置和第二聚类组中所识别的相应的第二候选脚步位置之间的水平中点处为台阶模型生成台阶边缘。
[0010]在一些配置中，多个聚类组指示台阶模型的方位，其中该方位对应于一组台阶在环境内上升或下降的矢量方向。这里，台阶边缘在垂直于多个聚类组的方位的矢量方向的方向上延伸。该操作还可以包括将台阶模型通信传输到控制系统，用于机器人在自主驱动模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法(300)，包括：在数据处理硬件(410)处接收穿越环境(10)的机器人(100)的多个脚步位置(128)，每个相应的脚步位置(128)指示所述机器人(100)的腿(120)接触所述机器人(100)下方的支撑表面(12)的位置；由所述数据处理硬件(410)基于所述多个脚步位置(128)确定多个候选脚步位置对(212)，每个候选脚步位置对(212)包括相应的第一候选脚步位置(212)和相应的第二候选脚步位置(212)；对于所述多个候选脚步位置对(212)中的每个候选脚步位置对(212)：由所述数据处理硬件(410)基于所述相应的第一候选脚步位置(212)的高度将所述相应的第一候选脚步位置(212)聚类到第一相应的聚类组(222)；和由所述数据处理硬件(410)基于所述相应的第二候选脚步位置(212)的高度将所述相应的第二候选脚步位置(212)聚类到第二相应的聚类组(222)；和由所述数据处理硬件(410)通过将每个聚类组(222)表示为机器人环境(10)中的一组台阶(20)中的对应台阶(20)并且基于每个相邻聚类组(222)之间的相应的中点(MP)描绘每个台阶(20)来生成台阶模型(202)。2.根据权利要求1所述的方法(300)，进一步包括：对于由相应的第一脚步位置(128)和所述多个脚步位置(128)中与所述相应的第一脚步位置(128)在位置上相邻的相应的第二脚步位置(128)定义的每对相邻的脚步位置(212)：由所述数据处理硬件(410)确定所述相应的第一脚步位置(128)和所述相应的第二脚步位置(128)之间的垂直距离是否满足台阶高度阈值(214)，所述台阶高度阈值(214)对应于台阶竖板(24)的高度；由所述数据处理硬件(410)确定所述相应的第一脚步位置(128)和所述相应的第二脚步位置(128)之间的水平距离是否满足台阶深度阈值(216)，所述台阶深度阈值(216)对应于台阶踏板(22)的深度；和当(i)所述垂直距离满足所述台阶高度阈值(214)并且(ii)所述水平距离满足所述台阶深度阈值(216)时，由所述数据处理硬件(410)将相应的一对相邻的脚步位置(128)识别为所述多个候选脚步位置对(212)中的相应的一个。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法(300)，其中，多个聚类组(222)指示所述台阶模型(202)的方位，所述方位对应于一组台阶(20)在所述环境(10)内上升或下降的矢量方向(V
D
)。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法(300)，还包括，在针对所述多个候选对(212)中的每个候选脚步位置对(212)将所述相应的第一脚步位置和所述相应的第二脚步位置(128)中的每一个聚类到相应的聚类组(222)之后：由所述数据处理硬件(410)在所述相应的聚类组(222)中识别第一聚类组(222)和与所述第一聚类组(222)相邻的第二聚类组(222)，所识别的第一聚类组和第二聚类组(222)各自包括一个或多个相应的候选脚步位置(128)；由所述数据处理硬件(410)确定所述第一聚类组(222)中的一个或多个候选脚步位置(212)中的相应的第一候选脚步位置(212)和所述第二聚类组(222)中的一个或多个候选脚
步位置(212)中的相应的第二候选脚步位置(212)，所述相应的第一候选脚步位置(212)与所述相应的第二候选脚步位置(212)相隔最小水平距离；和由所述数据处理硬件(410)在所述第一聚类组(222)中所识别的相应的第一候选脚步位置(212)和所述第二聚类组(222)中所识别的相应的第二候选脚步位置(212)之间的水平中点(MP)处为所述台阶模型(202)生成台阶边缘(26)。5.根据权利要求4所述的方法(300)，其中：多个聚类组(222)指示所述台阶模型(202)的方位，所述方位对应于一组台阶(20)在所述环境(10)内上升或下降的矢量方向(V
D
)，以及所述台阶边缘(26)在与所述多个聚类组(222)的所述方位的矢量方向(V
D
)垂直的方向上延伸。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的方法(300)，还包括由所述数据处理硬件(410)将所述台阶模型(202)通信传输到控制系统(170)，用于所述机器人(100)在自主驱动模式下导航由所述台阶模型(202)表示的所述台阶(20)。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法(300)，还包括，在生成所述台阶模型(202)之后，当所述机器人(100)穿越所述环境(10)时：由所述数据处理硬件(410)检测所述机器人(100)正在接近由所述台阶模型(202)表示的位置；和由所述数据处理硬件(410)将所述机器人(100)定向到所述台阶模型(202)的方位，所述方位对应于所述一组台阶(20)在所述环境(10)内上升或下降的矢量方向(V
D
)。8.根据权利要求7所述的方法(300)，其中，定向所述机器人(100)包括引导所述机器人(100)上的传感器(132)来面向由所述台阶模型(202)定义的所述矢量方向(V
D
)。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法(300)，还包括由所述数据处理硬件(410)用所述台阶模型(202)扩充所述环境(10)的感知地图(182)。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的方法(300)，其中，所述机器人(100)是四足机器人(100)。11.一种机器人(100)，包括：身体(110)；耦接到所述身体(110)并且被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：A科莫罗斯基，
申请(专利权)人：波士顿动力公司，
类型：发明
国别省市：