构建机器人的控制器的方法和机器人技术

公开了一种构建机器人的控制器的方法、机器人、非暂时性计算机可读介质以及一种控制机器人的方法，所述方法包括：控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制数据，所述运动状态数据和控制数据的多样性度量高于预定阈值；根据所述运动状态数据和所述控制数据，使用数据迭代的方式计算线性平衡参数矩阵；以及基于所述线性平衡参数矩阵，构建对应于所述机器人的动力学特性的控制器。本公开能够自适应地获取能够对机器人进行灵活控制的控制器。控制器。控制器。

【技术实现步骤摘要】
构建机器人的控制器的方法和机器人


[0001]本专利技术涉及人工智能及机器人领域，更具体地涉及一种构建机器人的控 制器的方法、机器人、非暂时性计算机可读介质以及一种控制机器人的方 法。

技术介绍

[0002]随着人工智能及机器人技术在民用和商用领域的广泛应用，基于人工智 能及机器人技术的机器人在智能交通、智能家居等领域起到日益重要的作 用，也面临着更高的要求。
[0003]当前对机器人，特别是欠驱动机器人进行运动控制时，通常需要设计与 机器人机械结构精确对应的动力学模型，然后基于该动力学模型在行进过程 中的变化来确定机器人各个关节处的控制力，以保证机器人的运动过程中的 平衡。然而，由于机器人的机械结构复杂，尤其是某些轮腿式机器人，即使 在知晓机器人的机械结构的情况下也很难得出准确的动力学模型。此外，即 使动力学模型已知，但在一些情况下难以准确地进行动力学模型中的参数辨 识。如果动力学模型的参数虽然已知但不准确，也会造成机器人的控制器效 果不理想。为此需要提出一种能够对机器人进行灵活控制的方案。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本公开提供了一种构建机器人的控制器的方法、机器人、 非暂时性计算机可读介质以及一种控制机器人的方法，其能够自适应地获取 能够对机器人进行灵活控制的控制器。
[0005]一方面，本公开提供了一种构建机器人的控制器的方法，所述方法包括： 控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制数据，所述运动 状态数据和控制数据的多样性度量高于预定阈值；根据所述运动状态数据和 所述控制数据，使用数据迭代的方式计算线性平衡参数矩阵；以及基于所述 线性平衡参数矩阵，构建对应于所述机器人的动力学特性的控制器。
[0006]例如，所述机器人还包括：轮腿部，包括多个关节；基座部，其连接至 该轮腿部；驱动电机，被设置在所述机器人上，以基于所述控制器控制所述 轮腿部中的主动轮。
[0007]例如，所述控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制 数据包括以下各项中的一项或多项：控制所述驱动电机输出第一扭矩，以使 得所述机器人由于低速运动而失去平衡，控制所述驱动电机输出第二扭矩， 以使得所述机器人由于高速运动而失去平衡，控制所述驱动电机输出第三扭 矩，以使得所述机器人维持平衡态一段时间，或控制所述驱动电机输出第四 扭矩，以使得所述机器人维持类平衡态一段时间，所述类平衡状态下的机器 人在运动过程中处于平衡点附近。
[0008]例如，在控制所述驱动电机输出第一扭矩的情况下，所述机器人的基座 部的质心先升高后降低，并且所述机器人在失去平衡时所述基座部的前端与 地面接触；在控制所述驱动电机输出第二扭矩的情况下，所述机器人的基座 部的质心先升高后降低，并且所述机
器人在失去平衡时所述基座部的后端与 地面接触；在控制所述驱动电机输出第三扭矩的情况下，所述机器人的基座 部的质心在所述机器人维持平衡态的情况下保持高度不变；在控制所述驱动 电机输出第四扭矩的情况下，所述机器人的基座部在所述机器人维持类平衡 态的情况下前后晃动。
[0009]例如，所述控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制 数据还包括：以遥控控制器控制所述机器人运动，并获取运动过程中的运动 状态数据和控制数据；其中，在所述对应于所述机器人的动力学特性的控制 器的控制下的所述机器人，相对于在所述遥控控制器的控制下的所述机器人， 在运动过程中具有更优的控制效果。
[0010]例如，所述对应于所述机器人的动力学特性的控制器为线性控制器，针 对运动过程中的各个时刻，对应于所述机器人的动力学特性的控制器提供的 控制力矩负相关于所述线性平衡参数矩阵和所述机器人的运动状态数据之间 的乘积。
[0011]例如，所述利用遥控控制器控制机器人运动，并获取运动过程中的运动 状态数据和控制数据，还包括：基于远程遥控器输入的指令，确定所述遥控 控制器对应的控制数据；根据所述遥控控制器的控制数据，控制所述机器人 运动，并获取所述运动过程中的运动状态数据。其中，所述遥控控制器不是 类平衡控制器。
[0012]例如，所述运动状态数据和所述控制数据对应于多个时间间隔，其中， 所述使用数值迭代的方式计算线性平衡参数矩阵，包括：对对应于所述多个 时间间隔中的所述运动状态数据和所述控制数据分别进行运算，构建迭代关 系函数；和根据所述迭代关系函数，对迭代目标项进行数值迭代，逼近得到 对应于所述机器人的动力学特性的所述线性平衡参数矩阵。
[0013]例如，所述根据所述迭代关系函数，对迭代目标进行数值迭代，逼近得 到对应于所述机器人的动力学特性的所述线性平衡参数矩阵，包括：当所述 迭代目标项在数值迭代过程中收敛时，停止数值迭代；和根据所述收敛的迭 代目标项，重建对应于所述机器人的动力学特性的所述线性平衡参数矩阵。
[0014]例如，所述获取所述运动过程中的运动状态数据还包括：利用至少一个 运动数据采集器或运动数据采集线程，采集所述运动过程中的运动状态数据； 基于所述运动状态数据的采集时间，去除重复的运动状态数据。
[0015]例如，所述获取所述运动过程中的运动状态数据还包括：在所述机器人 的运动过程中，获取所述机器人的基座部的倾斜角在预定范围内的运动状态 数据。
[0016]在又一方面，本公开提供了一种机器人，所述机器人包括：数据采集装 置，被配置为：获取所述机器人的运动状态数据；数据处理装置，被配置为： 获取与所述运动状态数据对应的控制数据；基于所述运动状态数据和所述控 制数据，使用数据迭代的方式计算线性平衡参数矩阵，其中，所述运动状态 数据和控制数据的多样性度量高于预定阈值；以及基于所述线性平衡参数矩 阵，构建对应于所述机器人的动力学特性的控制器。
[0017]例如，所述机器人还包括：轮腿部，包括多个关节；基座部，其连接至 该轮腿部；驱动电机，被设置在所述机器人上，以基于所述控制器控制所述 轮腿部中的主动轮。
[0018]在又一方面，本公开提供了一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有 至少一条指令，所述指令集由处理器加载并执行以实现上述的方法中的至少 一项。
[0019]在又一方面，一种控制机器人的方法，所述机器人由主动轮驱动，所述 方法包括：
接收运动指令，所述运动指令指示所述机器人的运动轨迹；根据 运动指令，控制所述主动轮的驱动力，以获取运动过程中的运动状态数据和 控制数据，所述运动状态数据和控制数据的多样性度量高于预定阈值；基于 所述运动状态数据和所述控制数据，使用数值迭代的方式计算线性平衡参数 矩阵；以及基于所述线性平衡参数矩阵，构建对应于所述机器人的动力学特 性的控制器。
[0020]本公开的实施例可选地结合最优控制技术，提出了一种基于自适应动态 规划的数值迭代方法，该基于自适应动态规划的数值迭代方法能够在机器人 动力学特性未知的情况下计算收敛至对应于机器人的动力学特性的控制器。 与该机器人的精确动力学特性对应的控制器也即对应于线性二次调节问题的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种构建机器人的控制器的方法，所述方法包括：控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制数据，所述运动状态数据和控制数据的多样性度量高于预定阈值；根据所述运动状态数据和所述控制数据，使用数据迭代的方式计算线性平衡参数矩阵；以及基于所述线性平衡参数矩阵，构建对应于所述机器人的动力学特性的控制器。2.如权利要求1所述的方法，所述机器人还包括：轮腿部，包括多个关节；基座部，其连接至该轮腿部；驱动电机，被设置在所述机器人上，以基于所述控制器控制所述轮腿部中的主动轮。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制数据包括以下各项中的一项或多项：控制所述驱动电机输出第一扭矩，以使得所述机器人由于低速运动而失去平衡，控制所述驱动电机输出第二扭矩，以使得所述机器人由于高速运动而失去平衡，控制所述驱动电机输出第三扭矩，以使得所述机器人维持平衡态一段时间，或控制所述驱动电机输出第四扭矩，以使得所述机器人维持类平衡态一段时间，所述类平衡状态下的机器人在运动过程中处于平衡点附近。4.如权利要求3所述的方法，其中，在控制所述驱动电机输出第一扭矩的情况下，所述机器人的基座部的质心先升高后降低，并且所述机器人在失去平衡时所述基座部的前端与地面接触；在控制所述驱动电机输出第二扭矩的情况下，所述机器人的基座部的质心先升高后降低，并且所述机器人在失去平衡时所述基座部的后端与地面接触；在控制所述驱动电机输出第三扭矩的情况下，所述机器人的基座部的质心在所述机器人维持平衡态的情况下保持高度不变；在控制所述驱动电机输出第四扭矩的情况下，所述机器人的基座部在所述机器人维持类平衡态的情况下前后晃动。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制数据还包括：以遥控控制器控制所述机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制数据；其中，在所述对应于所述机器人的动力学特性的控制器的控制下的所述机器人，相对于在所述遥控控制器的控制下的所述机器人，在运动过程中具有更优的控制效果。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述遥控控制器不是类平衡控制器。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述对应于所述机器人的动力学特性的控制器为线性控制器，针对运动过程中的各个时刻，对应于所述机器人的动力学特性的控制器提供的控制力矩负相关于所述线性平衡参数矩阵和所述机器人的运动状态数据之间的乘积。8.如权利要求5所述的方法，其中，所述利用遥控控制器控制机器人运动，并获取运动过程中的运动状态数据和控制数据，还包括：基于远程遥控器输入的指令，确定所述遥控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，张竞帆，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：