人机共融的自主移动和灵巧作业方法技术

本发明专利技术公开了一种人机共融的自主移动和灵巧作业方法，获取障碍信息和机器人自身信息；根据获取信息进行机器人地形自主适应规划；获取目标人信息；根据目标人信息和地形规划信息规划路径。采用人机共融的控制算法，融入与人共融、与环境共融的顺应性控制策略，既能确保在自主移动中安全可靠，与人共融；又能实现基于机械臂的灵巧作业。实现基于机械臂的灵巧作业。实现基于机械臂的灵巧作业。

【技术实现步骤摘要】
人机共融的自主移动和灵巧作业方法


[0001]本专利技术涉及机器人领域，具体而言，涉及了一种人机共融的自主移动和灵巧作业方法。

技术介绍

[0002]四足机器人是仿生机器人的典型代表，较传统轮履式移动平台在复杂地形适应能力上具有显著的优势，可广泛应用于安防陪护、巡检侦查、快递物流等多个领域。目前，美国波士顿动力公司研制的Bigdog、LS3、Spot、Spotmini等系列四足机器人已经实现了多模式行走、搭载机械臂等能力，国内中国北方车辆研究所、山东大学、浙江大学、宇树科技等研制的四足机器人在运动能力及作业能力方面存在较大的技术差距。
[0003]传统的机器人运动控制方法不易于实现在拥挤、复杂环境中的顺应性行走，导致机器人在面对复杂任务时，决策困难，移动和作业速度缓慢。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中所存在的问题，本专利技术提出了一种人机共融的自主移动和灵巧作业方法。
[0005]一种人机共融的自主移动和灵巧作业方法，获取障碍信息和机器人自身信息；根据获取信息进行机器人地形自主适应规划；获取目标人信息；根据目标人信息和地形规划信息规划路径。
[0006]基于上述，根据检测信息通过地图建模，获取全局地图下的障碍高程及位置信息。
[0007]基于上述，结合机器人自身的定位信息，获取落足区域地形的地图网格信息，进而规划落足点及跨步轨迹。
[0008]基于上述，根据障碍信息、机器人自身信息、规划路径和机器人的运动能力进行运动规划，采用局部优化方法计算跟踪全局路径的本体控制量，并下发给步足平台，实现平台在复杂山地环境中的自主跟随。
[0009]基于上述，通过双目视觉进行人员识别和地形识别，通过激光雷达辅助进行地形识别，通过惯导单元进行组合定位。
[0010]基于上述，通过机械臂末端与机身质心的映射关系，建立机器人质心力的映射，并融合机器人位姿平衡控制器，并通过多支撑点力分配的优化方法实现机器人的全身协调稳定控制。
[0011]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术采用人机共融的控制算法，融入与人共融、与环境共融的顺应性控制策略，既能确保在自主移动中安全可靠，与人共融；又能实现基于机械臂的灵巧作业。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的示意框图。
具体实施方式
[0013]下面将结合具体实施方案对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本专利技术的保护范围。本领域的技术人员在不背离本专利技术的宗旨和精神的情况下，可以对本专利技术进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本专利技术权利要求书请求保护的范围内。
[0015]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
[0016]如图1所示，自主导航分系统，集成激光雷达、视觉、定位等多种传感器，建立周围环境三维地图，支持机器狗在三维环境下的落足点重规划，提升机器狗在爬楼梯、越凹凸障碍时的自主机动性；支持机器狗自动实现人员识别与跟随。
[0017]多传感器采集信息通过地图建模，实现对障碍物的识别，从而获取全局地图下的障碍高程及位置信息，结合机器人自身的定位信息，得到落足区域地形的地图网格信息，进而规划落足点及跨步轨迹，实现机器人的地形自主适应能力，通过目标人检测与跟踪得到引导人员目标和参考路径，结合三者信息和机器人的运动能力进行运动规划，采用局部优化方法计算跟踪全局路径的本体控制量，并下发给步足平台，实现平台在复杂山地环境中的自主跟随。
[0018]为减小感知单元对地形识别的盲区区域，感知模块的布局安装也将影响到对环境的认知结果，充分考虑整机平台元部件布局，优化感知模块安装和布局方式，拓宽感知模块对环境的识别区域。
[0019]基于机器人位姿控制器，机械臂控制器融合手臂末端负载向机器人质心进行映射，机械手抓取重物时，根据重物的抬升目标位置及当前位置，并根据机械臂的各关节的传感信息以及多自由度运动关系，实时估计重物的重量，采用阻抗控制方法建立机械臂末端的负载力模型。
[0020]通过机械臂末端与机身质心的映射关系，建立机器人质心力的映射，并融合机器人位姿平衡控制器，并通过多支撑点力分配的优化方法实现机器人的全身协调稳定控制。
[0021]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人机共融的自主移动和灵巧作业方法，其特征在于：获取障碍信息和机器人自身信息；根据获取信息进行机器人地形自主适应规划；获取目标人信息；根据目标人信息和地形规划信息规划路径。2.根据权利要求1所述的人机共融的自主移动和灵巧作业方法，其特征在于：根据检测信息通过地图建模，获取全局地图下的障碍高程及位置信息。3.根据权利要求2所述的人机共融的自主移动和灵巧作业方法，其特征在于：结合机器人自身的定位信息，获取落足区域地形的地图网格信息，进而规划落足点及跨步轨迹。4.根据权利要求1所述的人机共融的自主移动和灵巧作业方法，其特征在于：根据障碍信息、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海峰，刘振宇，高连国，孙俊达，高峰，李鹏飞，
申请(专利权)人：北京炎凌半步机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：