一种四足机器人运动控制方法、相关装置及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种四足机器人运动控制方法、相关装置及存储介质，用于使四足机器人的运动表现更加灵活仿生。本申请方法包括：获取四足机器人当前匹配周期的第一运动数据组，所述第一运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配，所述目标运动数据库中预存有至少一组运动数据组，所述运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；根据所述相似度匹配的结果从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组相似度高于预设阈值的目标运动数据组；根据所述目标运动数据组控制所述四足机器人运动。据组控制所述四足机器人运动。据组控制所述四足机器人运动。

【技术实现步骤摘要】
一种四足机器人运动控制方法、相关装置及存储介质


[0001]本申请涉及机器人控制
，尤其涉及一种四足机器人运动控制方法、相关装置及存储介质。

技术介绍

[0002]足式机器人相较于传统的轮式机器人和履带式机器人，其优势在于良好的越障性能，足式机器人多自由度的腿足结构使其可以应对一些较为复杂的地形。而四足机器人作为对常见动物的仿生机器人，具有良好的应用前景和潜力。
[0003]现阶段四足机器人大都是以基于模型的方式先进行建模再实现运动控制，例如模型预测控制(MPC，Model Predictive Control)，MPC主要包含三部分，分别为建模、预测、控制。其中建模在机器人中主要是指运动学模型和动力学模型，预测是通过系统当前的状态和后续的控制输入来预测未来一段时间内的系统状态量，控制则是通过优化控制输出来使得预测出来的系统状态尽可能贴近期望值。
[0004]但是由于四足机器人是一类高自由度且高耦合的复杂动力学系统，为了不影响运动学和动力学计算的实时性，在对四足机器人建模时往往需要进行大量简化，例如建立单刚体模型来进行力及力矩的计算，从而对电机进行控制。在基于该类方法控制机器人时，往往需要手动设计机器人运动的步态或运动方式，由此导致四足机器人运动机械、僵硬以及死板，不够灵活仿生。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种四足机器人运动控制方法、相关装置及存储介质，用于使四足机器人的运动表现更加灵活仿生。
[0006]本申请第一方面提供了一种四足机器人运动控制方法，包括：
[0007]获取四足机器人当前匹配周期的第一运动数据组，所述第一运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；
[0008]根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配，所述目标运动数据库中预存有至少一组运动数据组，所述运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；
[0009]根据所述相似度匹配的结果从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组相似度高于预设阈值的目标运动数据组；
[0010]根据所述目标运动数据组控制所述四足机器人运动。
[0011]可选的，所述根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配包括：
[0012]分别确定所述第一运动数据组与每一组所述运动数据组中每一项数据的差值；
[0013]根据所述每一项数据的差值与对应的权重系数计算所述第一运动数据组与每一组所述运动数据组之间的总差值；
[0014]根据所述相似度匹配的结果从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组相似度高于预设阈值的目标运动数据组包括：
[0015]从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组之间的总差值最小的一组运动数据组为目标运动数据组。
[0016]可选的，在所述获取四足机器人当前匹配周期的第一运动数据组之前，所述方法还包括：
[0017]获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息，所述运动关键点信息至少包括身体中心点、四肢和身体连接的关节点、和足部点信息；
[0018]获取四足机器人的所述运动关键点信息；
[0019]根据所述四足机器人的运动关键点信息对所述四足动物的运动关键点信息进行比例缩放，若缩放后所述四足动物的运动关键点和所述四足机器人的运动关键点的匹配度高于匹配阈值，则将运动关键点缩放后所对应的动物运动数据组通过运动重映射处理后与四足机器人匹配，得到运动数据组；
[0020]可选的，所述获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息包括：
[0021]通过动作传感器获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息；
[0022]或，
[0023]从视频或设计动画中提取所述四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息。
[0024]可选的，每个目标动物对应有至少一个目标运动数据库，在所述根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配之前，所述方法还包括：
[0025]接收选择指令，根据所述选择指令确定目标动物，并根据所述目标动物确定对应的目标运动数据库。
[0026]可选的，所述根据所述目标运动数据组控制所述四足机器人运动之后，所述方法还包括：
[0027]统计所述四足机器人在运动过程中的第二运动数据组；
[0028]通过奖励函数筛选与期望状态接近的所述第二运动数据组。
[0029]本申请第二方面提供了一种四足机器人运动控制装置，包括：
[0030]第一获取单元，用于获取四足机器人当前匹配周期的第一运动数据组，所述第一运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；
[0031]匹配单元，用于根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配，所述目标运动数据库中预存有至少一组运动数据组，所述运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；
[0032]确定单元，用于根据所述相似度匹配的结果从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组相似度高于预设阈值的目标运动数据组；
[0033]控制单元，用于根据所述目标运动数据组控制所述四足机器人运动。
[0034]可选的，所述匹配单元具体用于：
[0035]分别确定所述第一运动数据组与每一组所述运动数据组中每一项数据的差值；
[0036]根据所述每一项数据的差值与对应的权重系数计算所述第一运动数据组与每一组所述运动数据组之间的总差值；
[0037]所述确定单元具体用于：
[0038]从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组之间的总差值最小的一组运动数据组为目标运动数据组。
[0039]可选的，所述装置还包括：
[0040]第二获取单元，用于获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息，所述运动关键点信息至少包括身体中心点、四肢和身体连接的关节点、和足部点信息；
[0041]第三获取单元，用于获取四足机器人的所述运动关键点信息；
[0042]处理单元，用于根据所述四足机器人的运动关键点信息对所述四足动物的运动关键点信息进行比例缩放，若缩放后所述四足动物的运动关键点和所述四足机器人的运动关键点的匹配度高于匹配阈值，则将运动关键点缩放后所对应的动物运动数据组通过运动重映射处理后与四足机器人匹配，得到运动数据组；
[0043]可选的，所述第二获取单元具体用于：
[0044]通过动作传感器获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息；
[0045]或，
[0046]从视频或设计动画中提取所述四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息。
[0047]可选的，每个目标动物对应有至少一个目标运动数据库，所述装置还包括：
[0048]选择单元，用于接收选择指令，根据所述选择指令确定目标动物，并根据所述目标动物确定对应的目标运动数据库。
[0049]可选的，所述装置还包括：
[0050]统计单元，用于统计所述四足机器人在运动过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四足机器人运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取四足机器人当前匹配周期的第一运动数据组，所述第一运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配，所述目标运动数据库中预存有至少一组运动数据组，所述运动数据组包括速度数据、位姿数据和关节角度数据；根据所述相似度匹配的结果从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组相似度高于预设阈值的目标运动数据组；根据所述目标运动数据组控制所述四足机器人运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配包括：分别确定所述第一运动数据组与每一组所述运动数据组中每一项数据的差值；根据所述每一项数据的差值与对应的权重系数计算所述第一运动数据组与每一组所述运动数据组之间的总差值；所述根据所述相似度匹配的结果从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组相似度高于预设阈值的目标运动数据组包括：从所述目标运动数据库中确定与所述第一运动数据组之间的总差值最小的一组运动数据组为目标运动数据组。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取四足机器人当前匹配周期的第一运动数据组之前，所述方法还包括：获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息，所述运动关键点信息至少包括身体中心点、四肢和身体连接的关节点、和足部点信息；获取四足机器人的所述运动关键点信息；根据所述四足机器人的运动关键点信息对所述四足动物的运动关键点信息进行比例缩放，若缩放后所述四足动物的运动关键点和所述四足机器人的运动关键点的匹配度高于匹配阈值，则将运动关键点缩放后所对应的动物运动数据组通过运动重映射处理后与四足机器人匹配，得到运动数据组；4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息包括：通过动作传感器获取四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息；或，从视频或设计动画中提取所述四足动物的动物运动数据组和运动关键点信息。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个目标动物对应有至少一个目标运动数据库，在所述根据所述第一运动数据组在目标运动数据库中进行相似度匹配之前，所述方法还包括：接收选择指令，根据所述选择指令确定目标动物，并根据所述目标动物确定对应的目标运动数据库。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标运动数据组控制所述四足机器人运动之后，所述方法还包括：统计所述四足机器人在运动过程中的第二运动数据组；
通过奖励函数筛选与期望状态接近的所述第二运动数据组。7.一种四足机器人运动控制装置，其特征在于，所述装置包括：第一获取单元，用于获取四足机器人当前匹配周...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天昊，
申请(专利权)人：深圳鹏行智能研究有限公司，
类型：发明
国别省市：