基于物理引擎的机器人控制方法、装置和康复机器人制造方法及图纸

本申请涉及机器人技术领域，公开一种基于物理引擎的机器人控制方法。该方法包括：获得机器人所受的当前第一合力，以及物理引擎构建的虚拟环境中的虚拟对象所受的当前第二合力；根据力与运动信息的对应关系，确定与当前第一合力和当前第二合力对应的当前运动信息；其中，当前第二合力是物理引擎根据机器人的前一个第一合力和虚拟对象的前一个第二合力对应的前一个运动信息确定的，当前运动信息使当前第一合力和当前第二合力趋向于同步；将当前运动信息反馈至机器人，根据当前运动信息控制机器人运动。采用该方法可降低机器人对用户的冲击，有利于提高用户安全。本申请还公开一种基于物理引擎的机器人控制装置和康复机器人。于物理引擎的机器人控制装置和康复机器人。于物理引擎的机器人控制装置和康复机器人。

【技术实现步骤摘要】
基于物理引擎的机器人控制方法、装置和康复机器人


[0001]本申请涉及机器人
，例如涉及一种基于物理引擎的机器人控制方法、装置和康复机器人。

技术介绍

[0002]物理引擎通过为刚性物体赋予真实的物理属性来计算运动、旋转和碰撞反应。物理引擎可模拟虚拟对象在多种虚拟环境下的运动状态，在将物理引擎与机器人结合后，可将虚拟对象在虚拟环境中的受力状态、运动状态等通过机器人反馈给用户，使用户获得更加真实的触觉体验，该方案可应用于肢体训练、康复训练等场景。
[0003]为了将虚拟对象在虚拟环境中的受力状态、运动状态等通过机器人反馈给用户，可将机器人的运动信息发送至物理引擎，物理将机器人的运动信息映射为虚拟环境中虚拟对象的运动信息，并基于虚拟对象的运动信息以及虚拟环境的配置参数，确定虚拟对象的受力情况，再根据虚拟对象的受力情况控制机器人，或者，基于虚拟对象的受力情况，确定出虚拟对象在虚拟环境中的运动信息，再根据虚拟对象的运动信息控制机器人运动，这样，使用户获得虚拟环境中的触觉体验，提高用户的使用体验。
[0004]在实现本申请实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
[0005]在根据虚拟对象的受力情况控制机器人运动，或者，在根据虚拟对象的运动信息控制机器人运动的过程中，物理引擎模拟的虚拟环境具有一定的复杂性，如果虚拟对象在虚拟环境中的受力或运动状态发生骤变，会使机器人的受力或运动状态发生骤变，导致机器人对用户产生一定冲击，不利于用户安全。

技术实现思路

[0006]为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
[0007]本申请实施例提供了一种基于物理引擎的机器人控制方法、装置和康复机器人，以解决现有技术中根据物理引擎模拟的虚拟对象控制机器人的方案不利于用户安全的技术问题。
[0008]在一些实施例中，基于物理引擎的机器人控制方法包括：
[0009]获得机器人所受的当前第一合力，以及物理引擎构建的虚拟环境中的虚拟对象所受的当前第二合力；
[0010]根据力与运动信息的对应关系，确定与所述当前第一合力和所述当前第二合力对应的当前运动信息；其中，所述当前第二合力是所述物理引擎根据所述机器人的前一个第一合力和所述虚拟对象的前一个第二合力对应的前一个运动信息确定的，所述当前运动信息使所述当前第一合力和所述当前第二合力趋向于同步；
[0011]将所述当前运动信息反馈至所述物理引擎，使所述物理引擎根据所述当前运动信
息控制所述虚拟对象运动；
[0012]将所述当前运动信息反馈至所述机器人，根据所述当前运动信息控制机器人运动。
[0013]可选地，力与运动信息的对应关系包括：
[0014][0015]其中，F为第一合力与第二合力的差值，x为运动信息对应的位置；为运动信息对应的速度；为运动信息对应的加速度，M与所述机器人的真实惯性参数与所述虚拟对象的虚拟惯性参数的惯性参数差值相对应，B与所述机器人的真实阻尼参数与所述虚拟对象的虚拟阻尼参数的阻尼参数差值相对应，K为使所述机器人与所述虚拟对象实现位置同步的补偿系数。
[0016]可选地，根据所述当前运动信息控制所述虚拟对象运动，根据所述当前运动信息控制所述机器人运动，包括：
[0017]获得所述机器人的当前第一位置，以及所述虚拟对象在所述虚拟环境中的当前第二位置；将所述当前第一位置和所述当前运动信息对应的位置之和确定为所述机器人的第一期望位置，使所述当前第一位置跟随所述第一期望位置；将所述当前第二位置和所述当前运动信息对应的位置之差确定为所述虚拟对象的第二期望位置，使所述当前第二位置跟随所述第二期望位置。
[0018]可选地，根据所述当前运动信息控制所述虚拟对象运动，根据所述当前运动信息控制所述机器人运动，包括：
[0019]获得所述机器人的当前第一位置，以及所述虚拟对象在虚拟环境中的当前第二位置；将所述当前第一位置和所述当前运动信息对应的位置之差确定为所述机器人的第一期望位置，使所述当前第一位置跟随所述第一期望位置；将所述当前第二位置和所述当前运动信息对应的位置之和确定为所述虚拟对象的第二期望位置，使所述当前第二位置跟随所述第二期望位置。
[0020]可选地，根据所述当前运动信息控制所述虚拟对象运动，根据所述当前运动信息控制所述机器人运动，包括：
[0021]获得所述机器人的当前第一速度，以及所述虚拟对象在所述虚拟环境中的当前第二速度；将所述当前运动信息对应的速度确定为所述机器人的第一期望速度，使所述当前第一速度跟随所述第一期望速度；将所述当前运动信息对应的速度确定为所述虚拟对象的第二期望速度，使所述当前第二速度跟随所述第二期望速度。
[0022]可选地，根据所述当前运动信息控制所述虚拟对象运动，根据所述当前运动信息控制所述机器人运动，包括：
[0023]获得所述机器人的当前第一速度，以及所述虚拟对象在所述虚拟环境中的当前第二速度；将所述当前运动信息对应的速度与所述当前第一速度的和/差，确定为所述机器人的第一期望速度，使所述当前第一速度跟随所述第一期望速度；将所述当前运动信息对应的速度与所述当前第二速度的差/和，确定为所述虚拟对象的第二期望速度，使所述当前第二速度跟随所述第二期望速度。
[0024]可选地，参数M是通过如下方式确定的：获得所述机器人的真实惯性参数与所述虚拟对象的虚拟惯性参数的惯性参数差值，将所述惯性参数差值确定为所述参数M，或者，获
得与Kx项正相关的惯性调整参数，将所述惯性参数差值和所述惯性调整参数之和确定为所述参数M，或者将所述惯性参数差值与所述惯性调整参数的乘积确定为所述参数M。
[0025]可选地，参数B是通过如下方式确定的：获得所述机器人的真实阻尼参数与所述虚拟对象的虚拟阻尼参数的阻尼参数差值，将所述阻尼参数差值确定为所述参数B，或者，获得与Kx项正相关的阻尼调整参数，将所述阻尼参数差值和所述阻尼调整参数之和确定为所述参数B，或者将所述阻尼参数差值和所述阻尼调整参数的乘积确定为所述参数B。
[0026]可选地，参数K是通过如下方式确定的：获得与所述差值F正相关的参数K。
[0027]可选地，所述物理引擎根据前一个第一合力和前一个第二合力对应的前一个运动信息确定所述当前第二合力，包括：根据所述前一个运动信息确定所述虚拟对象的前一个虚拟驱动力；获得所述虚拟环境的配置信息；根据所述虚拟对象在所述虚拟环境中的前一个第二运动信息和配置信息确定所述虚拟对象在所述虚拟环境中的前一个虚拟环境作用力；将所述前一个虚拟驱动力和所述前一个虚拟环境作用力的合力，确定为所述当前第二合力。
[0028]在一些实施例中，基于物理引擎的机器人控制装置包括获得模块、确定模块、第一控制模块和第二控制模块，其中，所述获得模块被配置为获得机器人所受的当前第一合力，以及物理引擎构建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物理引擎的机器人控制方法，其特征在于，包括：获得机器人所受的当前第一合力，以及物理引擎构建的虚拟环境中的虚拟对象所受的当前第二合力；根据力与运动信息的对应关系，确定与所述当前第一合力和所述当前第二合力对应的当前运动信息；其中，所述当前第二合力是所述物理引擎根据所述机器人的前一个第一合力和所述虚拟对象的前一个第二合力对应的前一个运动信息确定的，所述当前运动信息使所述当前第一合力和所述当前第二合力趋向于同步；将所述当前运动信息反馈至所述物理引擎，使所述物理引擎根据所述当前运动信息控制所述虚拟对象运动；将所述当前运动信息反馈至所述机器人，根据所述当前运动信息控制机器人运动。2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，力与运动信息的对应关系包括：其中，F为第一合力与第二合力的差值，x为运动信息对应的位置；为运动信息对应的速度；为运动信息对应的加速度，M与所述机器人的真实惯性参数与所述虚拟对象的虚拟惯性参数的惯性参数差值相对应，B与所述机器人的真实阻尼参数与所述虚拟对象的虚拟阻尼参数的阻尼参数差值相对应，K为使所述机器人与所述虚拟对象实现位置同步的补偿系数。3.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，根据所述当前运动信息控制所述虚拟对象运动，根据所述当前运动信息控制所述机器人运动，包括：获得所述机器人的当前第一位置，以及所述虚拟对象在所述虚拟环境中的当前第二位置；将所述当前第一位置和所述当前运动信息对应的位置之和确定为所述机器人的第一期望位置，使所述当前第一位置跟随所述第一期望位置；将所述当前第二位置和所述当前运动信息对应的位置之差确定为所述虚拟对象的第二期望位置，使所述当前第二位置跟随所述第二期望位置；或者，获得所述机器人的当前第一位置，以及所述虚拟对象在虚拟环境中的当前第二位置；将所述当前第一位置和所述当前运动信息对应的位置之差确定为所述机器人的第一期望位置，使所述当前第一位置跟随所述第一期望位置；将所述当前第二位置和所述当前运动信息对应的位置之和确定为所述虚拟对象的第二期望位置，使所述当前第二位置跟随所述第二期望位置。4.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，根据所述当前运动信息控制所述虚拟对象运动，根据所述当前运动信息控制所述机器人运动，包括：获得所述机器人的当前第一速度，以及所述虚拟对象在所述虚拟环境中的当前第二速度；将所述当前运动信息对应的速度确定为所述机器人的第一期望速度，使所述当前第一速度跟随所述第一期望速度；将所述当前运动信息对应的速度确定为所述虚拟对象的第二期望速度，使所述当前第二速度跟随所述第二期望速度；或者，
获得所述机器人的当前第一速度，以及所述虚拟对象在所述虚拟环境中的当前第二速度；将所述当前运动信息对应的速度与所述当前第一速度的和/差，确定为所述机器人的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鑫，顾捷，沈建忠，丁立，
申请(专利权)人：上海傅利叶智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：