一种机器人轨迹规划方法、装置、可读存储介质及机器人制造方法及图纸

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人轨迹规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法包括：构造机器人轨迹规划的相变量，所述相变量为机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数；使用所述相变量替换时间变量对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上进行轨迹规划。通过本申请，使得机器人在受到环境扰动后可以不再继续跟随既定的轨迹，而是根据受到的扰动相应的进行状态调整，抵消扰动造成的影响，保持行走的稳定性，避免出现摆动脚提前或滞后触地的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人轨迹规划方法、装置、可读存储介质及机器人
本申请属于机器人
，尤其涉及一种机器人轨迹规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
技术介绍
在现有技术中，一般是基于时间变量对双足人形机器人的摆动脚进行轨迹规划。但是，当受到环境扰动时，机器人的位置和姿态会偏离原有的轨迹，如果使用这种基于时间变量的轨迹规划方法，可能出现机器人的摆动脚提前或滞后触地的现象。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人轨迹规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决现有的基于时间变量的轨迹规划方法可能出现机器人的摆动脚提前或滞后触地的现象的问题。本申请实施例的第一方面提供了一种机器人轨迹规划方法，可以包括：构造机器人轨迹规划的相变量，所述相变量为机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数；使用所述相变量对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上进行轨迹规划。进一步地，所述构造机器人轨迹规划的相变量，可以包括：使用系数待定的二元二次方程建立所述相变量与所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数关系；根据所述相变量在初始时刻的预设取值和在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的各个待定系数的求解方程组；根据所述求解方程组对所述二元二次方程的待定系数数目进行简化，得到简化后的函数关系；构建与所述简化后的函数关系对应的优化目标函数；根据所述优化目标函数和预设的优化算法计算所述二元二次方程的各个待定系数，以完成所述相变量的构造。进一步地，所述使用系数待定的二元二次方程建立所述相变量与所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数关系，可以包括：建立如下式所示的函数关系：Φ＝a1xw+a2yw+a3xwyw+a4xw2+a5yw2+a6其中，xw和yw为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量，a1、a2、a3、a4、a5和a6分别为待定系数，Φ为所述相变量。进一步地，所述根据所述相变量在初始时刻的预设取值和在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的各个待定系数的求解方程组，可以包括：根据所述相变量在初始时刻的预设取值建立所述二元二次方程的第一求解方程；根据所述相变量在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的第二求解方程；将预设的位置误差关系代入所述第二求解方程中，得到所述第二求解方程的各个衍生求解方程；所述位置误差关系为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置误差分量之间的关系；将所述第一求解方程和所述第二求解方程的各个衍生求解方程构建为所述求解方程组。进一步地，所述位置误差关系为：δxw＝Cδyw其中，δxw和δyw为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置误差分量，C为预设的切换平面的斜率参数。进一步地，所述构建与所述简化后的函数关系对应的优化目标函数，可以包括：构建如下所示的优化目标函数：J＝∑(Φ(ti)-ti/T)2其中，T为所述机器人的线性倒立摆模型的周期，ti为所述周期内的第i个时刻，Φ(ti)为所述相变量与ti对应的取值，J为所述优化目标函数。进一步地，所述使用所述相变量对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上进行轨迹规划，可以包括：将所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的轨迹表示为所述相变量的函数；确定所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的轨迹的边界条件；根据所述边界条件对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的轨迹进行曲线拟合，得到所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的规划轨迹。本申请实施例的第二方面提供了一种机器人轨迹规划装置，可以包括：相变量构造模块，用于构造机器人轨迹规划的相变量，所述相变量为机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数；轨迹规划模块，用于使用所述相变量对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上进行轨迹规划。进一步地，所述相变量构造模块可以包括：函数关系建立单元，用于使用系数待定的二元二次方程建立所述相变量与所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数关系；求解方程组建立单元，用于根据所述相变量在初始时刻的预设取值和在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的各个待定系数的求解方程组；系数简化单元，用于根据所述求解方程组对所述二元二次方程的待定系数数目进行简化，得到简化后的函数关系；优化目标函数构建单元，用于构建与所述简化后的函数关系对应的优化目标函数；系数计算单元，用于根据所述优化目标函数和预设的优化算法计算所述二元二次方程的各个待定系数，以完成所述相变量的构造。进一步地，所述函数关系建立单元具体用于建立如下式所示的函数关系：Φ＝a1xw+a2yw+a3xwyw+a4xw2+a5yw2+a6其中，xw和yw为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量，a1、a2、a3、a4、a5和a6分别为待定系数，Φ为所述相变量。进一步地，所述求解方程组建立单元可以包括：第一求解方程建立子单元，用于根据所述相变量在初始时刻的预设取值建立所述二元二次方程的第一求解方程；第二求解方程建立子单元，用于根据所述相变量在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的第二求解方程；衍生求解方程建立子单元，用于将预设的位置误差关系代入所述第二求解方程中，得到所述第二求解方程的各个衍生求解方程；所述位置误差关系为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置误差分量之间的关系；求解方程组建立子单元，用于将所述第一求解方程和所述第二求解方程的各个衍生求解方程构建为所述求解方程组。进一步地，所述位置误差关系为：δxw＝Cδyw其中，δxw和δyw为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置误差分量，C为预设的切换平面的斜率参数。所述优化目标函数构建单元具体用于构建如下所示的优化目标函数：J＝∑(Φ(ti)-ti/T)2其中，T为所述机器人的线性倒立摆模型的周期，ti为所述周期内的第i个时刻，Φ(ti)为所述相变量与ti对应的取值，J为所述优化目标函数。进一步地，所述轨迹规划模块可以包括：函数表示单元，用于将所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的轨迹表示为所述相变量的函数；边界条件确定单元，用于确定所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的轨迹的边界条件；曲线拟合单元，用于根据所述边界条件对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的轨迹进行曲线拟合，得到所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上的规划轨迹。本申请实施例的第三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上述任一种机器人轨迹规划方法的步骤。本申请实施例的第四方面提供了一种机器人，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人轨迹规划方法，其特征在于，包括：/n构造机器人轨迹规划的相变量，所述相变量为机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数；/n使用所述相变量对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上进行轨迹规划。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人轨迹规划方法，其特征在于，包括：
构造机器人轨迹规划的相变量，所述相变量为机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数；
使用所述相变量对所述机器人的摆动脚在预设的各个坐标轴方向上进行轨迹规划。


2.根据权利要求1所述的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述构造机器人轨迹规划的相变量，包括：
使用系数待定的二元二次方程建立所述相变量与所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数关系；
根据所述相变量在初始时刻的预设取值和在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的各个待定系数的求解方程组；
根据所述求解方程组对所述二元二次方程的待定系数数目进行简化，得到简化后的函数关系；
构建与所述简化后的函数关系对应的优化目标函数；
根据所述优化目标函数和预设的优化算法计算所述二元二次方程的各个待定系数，以完成所述相变量的构造。


3.根据权利要求2所述的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述使用系数待定的二元二次方程建立所述相变量与所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量的函数关系，包括：
建立如下式所示的函数关系：
Φ＝a1xw+a2yw+a3xwyw+a4xw2+a5yw2+a6
其中，xw和yw为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置分量，a1、a2、a3、a4、a5和a6分别为待定系数，Φ为所述相变量。


4.根据权利要求2所述的机器人轨迹规划方法，其特征在于，所述根据所述相变量在初始时刻的预设取值和在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的各个待定系数的求解方程组，包括：
根据所述相变量在初始时刻的预设取值建立所述二元二次方程的第一求解方程；
根据所述相变量在终止时刻的预设取值建立所述二元二次方程的第二求解方程；
将预设的位置误差关系代入所述第二求解方程中，得到所述第二求解方程的各个衍生求解方程；所述位置误差关系为所述机器人的躯干在水平面上的两个位置误差分量之间的关系；
将所述第一求解方程和所述第二求解方程的各...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗秋月，葛利刚，刘益彰，白杰，熊友军，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44