机器人控制方法和机器人技术

公开了一种机器人控制方法、机器人、非暂时性计算机可读介质。其中，所述机器人包括轮腿部，所述轮腿部包括主动轮以及多个关节，所述方法包括：基于所述机器人的运动过程中的运动信息，自适应地确定控制所述主动轮转动的控制信息；基于控制所述主动轮转动的控制信息，确定用于控制所述多个关节的第一控制信息，以使得所述机器人保持平衡；基于目标轨迹，确定用于控制所述多个关节的第二控制信息，以使得所述机器人沿目标轨迹运动；以及基于所述机器人运动对应的约束条件、第一控制信息以及第二控制信息，确定用于控制所述多个关节中的每个关节的控制力矩。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。对机器人进行灵活控制的控制器。对机器人进行灵活控制的控制器。

【技术实现步骤摘要】
机器人控制方法和机器人


[0001]本专利技术涉及人工智能及机器人领域，更具体地涉及一种机器人控制方法、机器人以及非暂时性计算机可读介质。

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。本公开能够提高该机器人运动的整体的灵活性。
[0005]一方面，本公开提供了一种机器人控制方法，其中，所述机器人包括轮腿部，所述轮腿部包括主动轮以及多个关节，所述方法包括：基于所述机器人的运动过程中的运动信息，自适应地确定控制所述主动轮转动的控制信息；基于控制所述主动轮转动的控制信息，确定用于控制所述多个关节的第一控制信息，以使得所述机器人保持平衡；基于目标轨迹，确定用于控制所述多个关节的第二控制信息，以使得所述机器人沿目标轨迹运动；以及基于所述机器人运动对应的约束条件、第一控制信息以及第二控制信息，确定用于控制所述多个关节中的每个关节的控制力矩。
[0006]例如，所述基于所述机器人的运动过程中的运动信息，自适应地确定控制所述主动转动的控制信息还包括：基于所述机器人的运动过程中的运动信息，以策略迭代的方式确定用于控制所述主动轮转动的控制器，或者，基于所述机器人的运动过程中的运动信息，以数值迭代的方式确定用于控制所述主动轮转动的控制器。
[0007]例如，所述基于所述机器人运动对应的约束条件、第一控制信息以及第二控制信息，确定用于控制所述多个关节中的每个关节的控制力矩还包括：基于第一控制信息以及第二控制信息，计算满足所述约束条件的各个关节对应的至少一个候选控制力矩组合；基于所述各个关节对应的至少一个候选控制力矩组合，确定所述机器人的动态全身动力学目标函数对应的值；以及从所述各个关节对应的至少一个候选控制力矩组合中选择使得所述动态全身动力学目标函数达到极值的候选控制力矩组合，并将所述候选控制力矩组合中的
各个候选控制力矩作为用于控制所述多个关节中的每个关节的控制力矩。
[0008]例如，所述动态全身动力学目标函数的参数包括以下各项中的至少一项：基于所述目标轨迹针对各个关节设置的加速度的集合组合而成的向量，各个关节在运动过程的加速度的集合组合而成的向量，目标轨迹针对各个关节设置的力矩的集合组合而成的向量，在所述机器人在与地面接触的情况下地面在接触点处提供的广义力，以及在所述机器人存在闭环连接机构的情况下所述轮腿部中的闭环力。
[0009]例如，所述机器人运动对应的约束条件包括以下各项中的至少一项：动力学约束、闭环联动约束、非完整性约束和摩擦力约束。
[0010]例如，所述动力学约束至少部分地基于所述机器人的动力学模型而被确定，所述动力学模型用于表征所述机器人运动过程中的各关节和质心角度、角速度、角加速度和关节力矩以及与外界接触力的变化关系。例如，所述动力学模型可以从能量变化的角度来描述上述的变化关系。
[0011]例如，所述轮腿部与所述主动轮相对的一端连接至基座部，所述基于控制所述主动轮转动的控制信息，确定用于控制所述多个关节的第一控制信息，以使得所述机器人保持平衡还包括：基于控制所述主动轮转动的控制信息以及所述机器人的运动信息，确定所述主动轮的转动速度对于所述基座部的姿态和速度的影响；基于所述主动轮的转动速度对于所述基座部的姿态和速度的影响，确定所述基座部的期望加速度，以及基于所述基座部的期望加速度，确定用于控制所述多个关节的第一控制信息，以使得所述机器人保持平衡。
[0012]例如，所述机器人还包括尾部，所述用于控制所述多个关节的第一控制信息为轮平衡控制任务的输出，所述用于控制所述多个关节的第二控制信息为轮移动和旋转控制任务、基座部姿态控制任务、尾部控制任务中的任意一项或几项的输出。
[0013]例如，在所述轮平衡控制任务中，至少部分的基于针对姿态的输入参考和针对速度的输入参考，利用比例微分控制器计算所述基座部的期望加速度。
[0014]例如，所述针对姿态的输入参考包括所述机器人的重心到主动轮连线中心在地面上投影的距离；所述针对速度的输入参考包括：基于所述机器人的重心到主动轮连线中心在地面上投影的距离的差分的得到的速度以及轮的线速度。
[0015]例如，所述针对姿态的输入参考包括基座部的等效倾斜角，所述等效倾斜角通过所述机器人的重心到主动轮连线中心在地面上投影的距离和质心高度进行解算；所述针对速度的输入参考包括：等效倾斜角加速度，所述等效倾斜角加速度通过所述机器人的重心到主动轮连线中心在地面上投影的距离的差分的得到的速度和质心高度进行解算。
[0016]又一方面，本公开提供了一种机器人，所述机器人包括：轮腿部；基座部，其连接至该轮腿部，其中，所述轮腿部及所述基座部包括多个关节；控制器，该控制器设置在该机器人上，且能够执行上述的机器人控制方法。
[0017]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。
[0018]本公开的实施例可选地结合全身动力学技术，提出一种基于自适应动态规划的全身动力学控制方法。该全身动力学控制方法将基于自适应动态规划而计算的机器人某个关节的控制器的输出作为全身动力学控制的参考参数，从而使得该关节的控制器能够与其它关节的控制器相配合，从而提高该机器人运动的整体的灵活性。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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而言，在没有做出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本专利技术的主旨。
[0020]图1示出了根据本公开实施例的具有单轮腿式构型的左轮腿部及右轮腿部的机器人的结构示意图。
[0021]图2示出了根据本公开实施例的构建机器人的控制器的方法的示例性流程图。
[0022]图3示出了根据公开实施例的机器人对应的标注示意图。
[0023]图4示出了根据公开实施例的机器人对应的控制架构图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人控制方法，其中，所述机器人包括轮腿部，所述轮腿部包括主动轮以及多个关节，所述方法包括：基于所述机器人的运动过程中的运动信息，自适应地确定控制所述主动轮转动的控制信息；基于控制所述主动轮转动的控制信息，确定用于控制所述多个关节的第一控制信息，以使得所述机器人保持平衡；基于目标轨迹，确定用于控制所述多个关节的第二控制信息，以使得所述机器人沿目标轨迹运动；以及基于所述机器人运动对应的约束条件、第一控制信息以及第二控制信息，确定用于控制所述多个关节中的每个关节的控制力矩。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述机器人的运动过程中的运动信息，自适应地确定控制所述主动转动的控制信息还包括：基于所述机器人的运动过程中的运动信息，以策略迭代的方式确定用于控制所述主动轮转动的控制器，或者，基于所述机器人的运动过程中的运动信息，以数值迭代的方式确定用于控制所述主动轮转动的控制器。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述机器人运动对应的约束条件、第一控制信息以及第二控制信息，确定用于控制所述多个关节中的每个关节的控制力矩还包括：基于第一控制信息以及第二控制信息，计算满足所述约束条件的各个关节对应的至少一个候选控制力矩组合；基于所述各个关节对应的至少一个候选控制力矩组合，确定所述机器人的动态全身动力学目标函数对应的值；以及从所述各个关节对应的至少一个候选控制力矩组合中选择使得所述动态全身动力学目标函数达到极值的候选控制力矩组合，并将所述候选控制力矩组合中的各个候选控制力矩作为用于控制所述多个关节中的每个关节的控制力矩。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述动态全身动力学目标函数的参数包括以下各项中的至少一项：基于所述目标轨迹针对各个关节设置的加速度的集合组合而成的向量，各个关节在运动过程的加速度的集合组合而成的向量，目标轨迹针对各个关节设置的力矩的集合组合而成的向量，在所述机器人在与地面接触的情况下地面在接触点处提供的广义力，以及，在所述机器人存在闭环连接机构的情况下所述轮腿部中的闭环力。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述机器人运动对应的约束条件包括以下各项中的至少一项：动力学约束、闭环联动约束、非完整性约束和摩擦力约束。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述动力学约束至少部分地基于所述机器人的动力学模型而被确定...

【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：