机器人足端碰撞稳定控制方法、装置和足式机器人制造方法及图纸

本申请实施例提供一种机器人足端碰撞稳定控制方法、装置和足式机器人，机器人的单腿运动规划轨迹包括足端前进方向轨迹分量、侧移方向轨迹分量和抬起方向轨迹分量；该方法包括：在检测到机器人的摆动腿发生足端碰撞时，停止摆动腿在碰撞方向上的轨迹分量规划，所述碰撞方向的轨迹分量为前进方向轨迹分量和/或侧移方向轨迹分量；根据实时获取的摆动腿的足端在碰撞方向上受到的外力基于足端拖动控制模式计算碰撞方向上的位置偏移量；利用碰撞方向上的位置偏移量和在非碰撞方向上的期望轨迹分量控制摆动腿运动。该方法可以在机器人在发生足端碰撞后，避免出现摔倒或受到损坏等，保证了机器人自身或外界环境的安全。保证了机器人自身或外界环境的安全。保证了机器人自身或外界环境的安全。

【技术实现步骤摘要】
机器人足端碰撞稳定控制方法、装置和足式机器人


[0001]本申请涉及足式机器人
，尤其涉及一种机器人足端碰撞稳定控制方法、装置和足式机器人。

技术介绍

[0002]对于足式机器人而言，如双足机器人等，如图1所示，其在上台阶或走在带有障碍物的地面上时，如果外部感知信息出现误差或无外部传感信息时，当机器人踢到障碍物时，往往会导致机器人自身或外界障碍物受到损坏，或者机器人出现不稳定而摔倒的现象等。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种机器人足端碰撞稳定控制方法、装置和足式机器人，该机器人足端碰撞稳定控制方法可以在机器人发生足端碰撞后而不会出现摔倒或受到损坏等，可以保证机器人自身及外界环境的安全。
[0004]本申请的实施例提供一种机器人足端碰撞稳定控制方法，所述机器人的单腿运动规划轨迹包括足端前进方向轨迹分量、侧移方向轨迹分量和抬起方向轨迹分量；该方法包括：
[0005]在检测到机器人的摆动腿发生足端碰撞时，停止所述摆动腿在碰撞方向上的轨迹分量规划，所述碰撞方向的轨迹分量为所述前进方向轨迹分量和/或所述侧移方向轨迹分量；
[0006]根据实时获取的所述摆动腿的足端在所述碰撞方向上受到的外力基于足端拖动控制模式计算所述碰撞方向上的位置偏移量，并基于所述位置偏移量确定所述碰撞方向上的再规划轨迹分量；
[0007]根据所述碰撞方向上的所述再规划轨迹分量和所述摆动腿在非碰撞方向上的期望轨迹分量控制所述摆动腿运动。
[0008]在一些实施例中，所述计算所述碰撞方向上的当前位置偏移量，之前包括：
[0009]对所述足端拖动控制模式进行积分转换操作，得到位置偏移计算公式，所述位置偏移计算公式用于根据所述摆动腿的足端在对应轨迹分量方向上受到的外力计算所述对应轨迹分量方向上的位置偏移量。
[0010]在一些实施例中，所述足端拖动控制模式的表达式如下：
[0011][0012]其中，和分别表示所述机器人的参考速度和测量的实际速度；b为预设参数；F为所述摆动腿的足端受到的外力；
[0013]所述位置偏移计算公式如下：
[0014]ΔX＝F
·
t0/b；
[0015]其中，ΔX为位置偏移量；t0为所述机器人的程序控制周期。
[0016]在一些实施例中，当所述碰撞方向的轨迹分量为所述前进方向轨迹分量和/或所述侧移方向轨迹分量时，所述碰撞方向上的所述位置偏移量包括所述前进方向上的位置偏移量和/或所述侧移方向上的位置偏移量；
[0017]所述摆动腿在所述前进方向和/或所述侧移方向的再规划轨迹分量表示为：
[0018][0019][0020]其中，和分别表示所述摆动腿在所述前进方向上的t
‑
1时刻和t时刻的位置；和分别表示所述摆动腿在所述侧移方向上的t
‑
1时刻和t时刻的位置；ΔX
x
和ΔX
y
分别表示实时计算到的在所述前进方向和所述侧移方向上的所述位置偏移量。
[0021]在一些实施例中，所述机器人的足端设有力传感器，所述力传感器的坐标系中的X方向、Y方向和Z方向依次对应于所述前进方向、所述侧移方向和所述抬起方向；
[0022]所述检测到机器人的摆动腿发生足端碰撞，之前还包括：
[0023]当所述机器人处于摆动期时，通过所述力传感器实时检测所述摆动腿的足端在X方向、Y方向和Z方向上受到的外力；
[0024]若所述摆动腿的足端在X方向或Y方向上受到的外力大于等于预设阈值，则确定所述摆动腿发生碰撞。
[0025]在上述实施例中，该机器人足端碰撞稳定控制方法还包括：
[0026]若所述摆动腿的足端在X方向或Y方向上受到的外力小于所述预设阈值，则按照期望的所述摆动腿的运动规划轨迹控制所述摆动腿运动。
[0027]在一些实施例中，所述摆动腿的期望运动规划轨迹表示如下：
[0028][0029][0030][0031]其中，和分别表示所述摆动腿足端的所述前进方向轨迹分量、所述侧移方向轨迹分量和所述抬起方向轨迹分量；t为抬腿时间；T为摆动期总时间；l
x
为所述摆动腿的期望前向步长；l
y
为所述摆动腿的期望侧向步长；A、B、C和D分别为预设系数。
[0032]本申请的实施例还提供一种机器人足端碰撞稳定控制装置，所述机器人的单腿运动规划轨迹包括足端前进方向轨迹分量、侧移方向轨迹分量和抬起方向轨迹分量；该装置包括：
[0033]碰撞检测模块，用于在检测到机器人的摆动腿发生足端碰撞时，停止所述摆动腿在碰撞方向上的轨迹分量规划，所述碰撞方向的轨迹分量为所述前进方向轨迹分量和/或所述侧移方向轨迹分量；
[0034]偏移量计算模块，用于根据实时获取的所述摆动腿的足端在所述碰撞方向上受到的外力基于足端拖动控制模式计算所述碰撞方向上的位置偏移量，并基于所述位置偏移量
确定所述碰撞方向上的再规划轨迹分量；
[0035]运动控制模块，用于根据所述碰撞方向上的所述再规划轨迹分量和所述摆动腿在非碰撞方向上的期望轨迹分量控制所述摆动腿运动。
[0036]本申请的实施例还提供一种足式机器人，所述足式机器人包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施上述的机器人足端碰撞稳定控制方法。
[0037]本申请的实施例还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施上述的机器人足端碰撞稳定控制方法。
[0038]本申请的实施例具有如下有益效果：
[0039]本申请实施例的机器人足端碰撞稳定控制方法在检测到机器人的摆动腿发生足端碰撞时，停止摆动腿在碰撞方向上的期望规划，并利用设计的足端拖动控制模式计算该碰撞方向上的位置偏移量，然后结合非碰撞方向上的期望轨迹分量以对该摆动腿的轨迹进行再规划。通过对摆动腿进行拖动模式控制器设计与轨迹再规划处理，可以实现机器人的稳定运行，而不会出现足端碰撞后摔倒或受到损坏等问题，从而保证了机器人自身及外界环境的安全。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0041]图1示出了一种双足机器人碰到障碍物的应用示意图；
[0042]图2示出了本申请实施例机器人足端碰撞稳定控制方法的一种流程示意图；
[0043]图3示出了本申请实施例机器人足端碰撞稳定控制方法的另一种流程示意图；
[0044]图4示出了本申请实施例的足式机器人的足端运动方向的应用示意图；
[0045]图5示出了本申请实施例机器人足端碰撞稳定控制装置的结构示意图。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人足端碰撞稳定控制方法，其特征在于，所述机器人的单腿运动规划轨迹包括足端前进方向轨迹分量、侧移方向轨迹分量和抬起方向轨迹分量；该方法包括：在检测到机器人的摆动腿发生足端碰撞时，停止所述摆动腿在碰撞方向上的轨迹分量规划，所述碰撞方向的轨迹分量为所述前进方向轨迹分量和/或所述侧移方向轨迹分量；根据实时获取的所述摆动腿的足端在所述碰撞方向上受到的外力基于足端拖动控制模式计算所述碰撞方向上的位置偏移量，并基于所述位置偏移量确定所述碰撞方向上的再规划轨迹分量；根据所述碰撞方向上的所述再规划轨迹分量和所述摆动腿在非碰撞方向上的期望轨迹分量控制所述摆动腿运动。2.根据权利要求1所述的机器人足端碰撞稳定控制方法，其特征在于，所述计算所述碰撞方向上的当前位置偏移量，之前包括：对所述足端拖动控制模式进行积分转换操作，得到位置偏移计算公式，所述位置偏移计算公式用于根据所述摆动腿的足端在对应轨迹分量方向上受到的外力计算所述对应轨迹分量方向上的位置偏移量。3.根据权利要求2所述的机器人足端碰撞稳定控制方法，其特征在于，所述足端拖动控制模式的表达式如下：其中，和分别表示所述机器人的参考速度和测量的实际速度；b为预设参数；F为所述摆动腿的足端受到的外力；所述位置偏移计算公式如下：ΔX＝F
·
t0/b；其中，ΔX为位置偏移量；t0为所述机器人的程序控制周期。4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人足端碰撞稳定控制方法，其特征在于，当所述碰撞方向的轨迹分量为所述前进方向轨迹分量和/或所述侧移方向轨迹分量时，所述碰撞方向上的所述位置偏移量包括所述前进方向上的位置偏移量和/或所述侧移方向上的位置偏移量；所述摆动腿在所述前进方向和/或所述侧移方向的再规划轨迹分量表示为：所述摆动腿在所述前进方向和/或所述侧移方向的再规划轨迹分量表示为：其中，和分别表示所述摆动腿在所述前进方向上的t
‑
1时刻和t时刻的位置；和分别表示所述摆动腿在所述侧移方向上的t
‑
1时刻和t时刻的位置；ΔX
x
和ΔX
y
分别表示实时计算到的在所述前进方向和所述侧移方向上的所述位置偏移量。5.根据权利要求1所述的机器人足端碰撞稳定控制方法，其特征在于，所述机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春玉，刘益彰，葛利刚，白杰，周江琛，罗秋月，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：