机器人及其控制方法技术

本申请实施例公开了一种机器人及其控制方法，属于机器人控制的技术领域。其中，该方法包括：获取机器人所在平面与水平面之间的角度；获取机器人在平面上的方向向量，其中，方向向量用于表征机器人在平面上的运动方向；基于方向向量和平面的法向量，确定机器人在平面上的偏转角；基于角度和偏转角控制机器人的状态参数，其中，状态参数包括如下至少之一：机身在预设坐标系中的位置、机身的姿态。因此，本申请实施例可以解决相关技术中机器人无法在斜坡上保持平衡的同时保障机器人跨越障碍的能力的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
机器人及其控制方法
本专利技术涉及机器人控制领域，具体而言，涉及一种机器人及其控制方法。
技术介绍
斜坡地形是自然环境中最为常见的地形之一，四足机器人在斜坡上运行时，稳定性的控制比在平地上更加困难，一是四足机器人的足端容易打滑，二是机器人容易翻到，这就造成机器人在斜坡上的稳定性大幅降低。如图1所示，机器人可以采用机身水平方案保持机身在斜坡上可以保持平衡，但是，由于机身在斜坡上处于水平时，机器人的前后腿摆腿高度不同，若遇到坡度较大的斜坡时，会存在一侧腿可允许的最大摆腿高度变小，那么对于跨越障碍物来说则是十分不利的，即，机身水平方案虽然可以使机器人在斜坡上保持平衡，但是无法保证机器人在斜坡上跨越障碍的能力。如图2所示，机器人可以采用机身跟随方案来保证机器人在斜坡上跨越障碍的能力，虽然在机身跟随方案中机器人的前后摆腿高度一致，但是，机器人此时哪怕是静止站立在斜坡上，也无法保持机器人能平衡稳定的站立在斜坡上，甚至当斜坡的坡度较大时，机器人会存在颠覆的风险。由上可知，在现有技术中，机器人在斜坡上保持平衡的同时无法保证机器人跨越障碍的能力，机器人在斜坡上具有跨越障碍的能力的情况下，无法保证机器人的稳定。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种机器人及其控制方法，以至少解决相关技术中机器人无法在斜坡上保持平衡的同时保障机器人跨越障碍的能力的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种机器人的控制方法，包括：获取机器人所在平面与水平面之间的角度；获取机器人在平面上的方向向量，其中，方向向量用于表征机器人在平面上的运动方向；基于方向向量和平面的法向量，确定机器人在平面上的偏转角；基于角度和偏转角控制机器人的状态参数，其中，状态参数包括如下至少之一：机身在预设坐标系中的位置、机身的姿态。可选地，基于角度和偏转角控制机器人的状态参数，包括：获取角度与偏转角正弦值的乘积，得到第一旋转角度，其中，第一旋转角度为机器人的机身绕预设坐标系中的第一坐标轴旋转的角度；获取角度与偏转角余弦值的乘积，得到第二旋转角度，其中，第二旋转角度为机器人的机身绕预设坐标系中的第二坐标轴旋转的角度；基于第一旋转角度和第二旋转角度，控制机器人机身的姿态。可选地，基于角度和偏转角控制机器人的状态参数，包括：获取角度正弦值、偏转角余弦值以及机身高度的乘积，得到第一位移，其中，第一位移为机器人的机身沿预设坐标系中的第一坐标轴移动的位移；获取角度正弦值、偏转角余弦值以及机身高度的乘积的负值，得到第二位移，其中，第二位移为机器人的机身沿预设坐标系中的第二坐标轴移动的位移；基于第一位移和第二位移，控制机器人机身在预设坐标系中的位置。可选地，获取机器人所在平面与水平面之间的角度，包括：获取机器人的足端在预设坐标系中的位置坐标；基于位置坐标，确定平面的法向量；基于法向量与水平面之间的夹角，得到平面与水平面之间的角度。可选地，在基于位置坐标，确定平面的法向量之前，该方法还包括：当平面上机器人足端的数量为第一预设数量时，确定平面的法向量为预先存储的法向量；当平面上机器人足端的数量为第二预设数量时，基于位置坐标确定平面的法向量；其中，第二预设数量大于第一预设数量。可选地，获取机器人在平面上的方向向量，包括：获取机器人足端在预设坐标系中的位置坐标；根据位置坐标确定第一坐标和第二坐标，其中，第一坐标为机器人两个前足端的位置坐标的中点，第二坐标为机器人两个后足端的位置坐标的中点；基于第一坐标和第二坐标，确定机器人在平面上的方向向量。可选地，基于方向向量和平面的法向量，确定机器人在平面上的偏转角，包括：获取方向向量在水平面的第一投影向量；获取法向量在水平面的第二投影向量；确定第一投影向量和第二投影向量之间的夹角为机器人在平面上的偏转角。根据本专利技术实施例的另一个方面，还提供了一种机器人的控制装置，包括：第一获取模块，用于获取机器人所在平面与水平面之间的角度；第二获取模块，用于获取机器人在平面上的方向向量，其中，方向向量用于表征机器人在平面上的运动方向；确定模块，用于基于方向向量和平面的法向量，确定机器人在平面上的偏转角；控制模块，用于基于角度和偏转角控制机器人的状态参数，其中，状态参数包括如下至少之一：机身在预设坐标系中的位置、机身的姿态。根据本专利技术实施例的另一个方面，还提供了一种机器人，包括：机身，机身上不同位置设置有多个运动部件，至少一个运动部件位于平面上；控制器，与机身连接，用于获取平面相对于水平面的角度；获取机器人在平面上方向向量，其中，方向向量用于表征机器人在平面上的运动方向；基于方向向量和平面的法向量，确定机器人在平面上的偏转角；基于角度和偏转角控制机器人的状态参数，其中，状态参数包括如下至少之一：机身在预设坐标系中的位置、机身的姿态。可选地，该机器人包括：足端，与机身连接，足端的数量至少包括一个；控制器，与足端连接，用于获取机器人的足端在预设坐标系中的位置坐标；基于位置坐标，确定平面的法向量。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行上述的机器人的控制方法。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种机器人，包括：处理器和存储器；其中，存储器存储有计算机程序，计算机程序适于由处理器加载并执行上述的机器人的控制方法。在本专利技术实施例中，首先可以获取机器人所在平面与水平面之间的角度，然后获取机器人在平面上的运动方向的方向向量，并基于方向向量和平面的法向量来确定机器人在平面上的偏转角，并根据得到的平面与水平面之间的角度和偏转角来控制机器人的机身在预设坐标系中的位置以及机器人机身的姿态，通过调整机器人的姿态和位置使得机器人在斜坡上保持稳定的同时可以跨越障碍；根据偏转角和上述角度值，可以调整机器人与斜坡保持水平，以保证机器人在斜坡上的跨障能力，还可以调整机器人的机身处于稳定域中，以保证机器人在斜坡上可以稳定行走，进而解决了相关技术中机器人无法在斜坡上保持平衡的同时保障机器人跨越障碍的能力的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据现有技术的一种斜坡上机器人的示意图；图2是根据现有技术的另一种斜坡上机器人的示意图；图3是根据本专利技术实施例的一种机器人的控制方法的流程图；图4是根据本专利技术实施例的一种斜坡上机器人的示意图；图5是根据本专利技术实施例的一种斜坡上机器人的截面示意图；图6是根据本专利技术实施例的另一种机器人的控制方法的流程图；图7是根据本专利技术实施例的又一种机器人的控制方法的流程图；图8为惯性测量单元的工作流程示意图；图9是根据本专利技术实施例的一种机器人的控制装置的示意图；图10是根据本专利技术实施例的一种机器人的示意图。...

【技术保护点】
1.一种机器人的控制方法，其特征在于，包括：/n获取机器人所在平面与水平面之间的角度；/n获取所述机器人在所述平面上的方向向量，其中，所述方向向量用于表征所述机器人在所述平面上的运动方向；/n基于所述方向向量和所述平面的法向量，确定所述机器人在所述平面上的偏转角；/n基于所述角度和所述偏转角控制所述机器人的状态参数，其中，所述状态参数包括如下至少之一：机身在预设坐标系中的位置、所述机身的姿态。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人的控制方法，其特征在于，包括：
获取机器人所在平面与水平面之间的角度；
获取所述机器人在所述平面上的方向向量，其中，所述方向向量用于表征所述机器人在所述平面上的运动方向；
基于所述方向向量和所述平面的法向量，确定所述机器人在所述平面上的偏转角；
基于所述角度和所述偏转角控制所述机器人的状态参数，其中，所述状态参数包括如下至少之一：机身在预设坐标系中的位置、所述机身的姿态。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述角度和所述偏转角控制所述机器人的状态参数，包括：
获取所述角度与所述偏转角正弦值的乘积，得到第一旋转角度，其中，所述第一旋转角度为所述机器人的机身绕所述预设坐标系中的第一坐标轴旋转的角度；
获取所述角度与所述偏转角余弦值的乘积，得到第二旋转角度，其中，所述第二旋转角度为所述机器人的机身绕所述预设坐标系中的第二坐标轴旋转的角度；
基于所述第一旋转角度和所述第二旋转角度，控制所述机器人机身的姿态。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述角度和所述偏转角控制所述机器人的状态参数，包括：
获取所述角度正弦值、所述偏转角余弦值以及机身高度的乘积，得到第一位移，其中，所述第一位移为所述机器人的机身沿所述预设坐标系中的第一坐标轴移动的位移；
获取所述角度正弦值、所述偏转角余弦值以及机身高度的乘积的负值，得到第二位移，其中，所述第二位移为所述机器人的机身沿所述预设坐标系中的第二坐标轴移动的位移；
基于所述第一位移和所述第二位移，控制所述机器人机身在所述预设坐标系中的位置。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取机器人所在平面与水平面之间的角度，包括：
获取所述机器人的足端在所述预设坐标系中的位置坐标；
基于所述位置坐标，确定所述平面的法向量；
基于所述法向量与所述水平面之间的夹角，得到所述平面与所述水平面之间的角度。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在基于所述位置坐标，确定所述平面的法向量之前，所述方法还包括：
当所述平面上所述机器人足端的数量为第一预设数量时，确定所述平面的法向量为预先存储的法向量；
当所述平面上所述机器人足端的数量为第二预设数量时，基于所述位置坐标确定所述平面的法向量；
其中，所述第二预设数量大于第一预设数量。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述机器人在所述平面上的方向向量，包括：
获取所述机器人足...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖家杰，杨开红，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44