轮式机器人的控制方法、装置、设备及可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种轮式机器人的控制方法、装置、设备及可读存储介质，涉及机器人控制领域，该方法包括：获取轮式机器人的运动状态数据；基于运动状态数据，通过控制器确定平衡力矩，控制器为预先设置的用于对轮式机器人进行平衡控制的数学模型；以平衡力矩控制轮式机器人处于目标平衡状态。采用预先设置的控制器对轮式机器人进行控制，在轮式机器人偏离平衡点无法采用线性化模型进行控制时，通过控制器控制轮式机器人恢复至目标平衡状态，提高了对轮式机器人进行平衡控制的准确率。式机器人进行平衡控制的准确率。式机器人进行平衡控制的准确率。

【技术实现步骤摘要】
轮式机器人的控制方法、装置、设备及可读存储介质


[0001]本申请实施例涉及机器人控制领域，特别涉及一种轮式机器人的控制方法、装置、设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]轮式机器人是一种通过轮结构对机器人主体进行运动控制的机器人结构，由于轮式机器人与地面的接触点仅包括车轮与地面的接触点，在轮式结构排布本身不稳定的情况下，存在平衡控制的问题。相关技术中，通常使用的是传统的线性化模型进行控制。
[0003]然而，当相关技术中并未考虑到实际中的轮式机器人与理想化的模型有着物理上的区别。当轮式机器人处于平衡点附近时，通过线性化模型能够实现对轮式机器人的平衡控制，而当轮式机器人偏离平衡点较远时，则无法通过线性化模型控制轮式机器人恢复至平衡点，即无法对轮式机器人的平衡进行稳定的控制，轮式机器人的控制稳定性较差。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种轮式机器人的控制方法、装置、设备及可读存储介质，能够提高对轮腿式机器人的控制稳定性和准确率。所述技术方案如下：
[0005]一方面，提供了一种轮式机器人的控制方法，所述方法包括：
[0006]获取所述轮式机器人的运动状态数据，所述运动状态数据用于表示所述轮式机器人的运动特征；
[0007]基于所述运动状态数据，通过控制器确定平衡力矩，所述控制器为预先设置的用于通过部分反馈线性方式对所述轮式机器人进行平衡控制的数学模型；
[0008]以所述平衡力矩控制所述轮式机器人处于目标平衡状态。
[0009]另一方面，提供了一种轮式机器人的控制装置，所述装置包括：
[0010]获取模块，用于获取所述轮式机器人的运动状态数据，所述运动状态数据用于表示所述轮式机器人的运动特征；
[0011]确定模块，用于基于所述运动状态数据，通过控制器确定平衡力矩，所述控制器为预先设置的用于通过部分反馈线性方式对所述轮式机器人进行平衡控制的数学模型；
[0012]控制模块，用于以所述平衡力矩控制所述轮式机器人处于目标平衡状态。
[0013]另一方面，提供了一种轮腿式机器人，所述轮腿式机器人包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述本申请实施例中任一所述的轮式机器人的控制方法。
[0014]另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上述本申请实施例中任一所述的轮式机器人的控制方法。
[0015]另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算
机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例中任一所述的轮式机器人的控制方法。
[0016]本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0017]采用预先设置的控制器对轮式机器人进行控制，在轮式机器人偏离平衡点无法采用线性化模型进行控制时，通过控制器控制轮式机器人恢复至目标平衡状态，提高了对轮式机器人进行平衡控制的准确率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
[0019]图1是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人的结构示意图；
[0020]图2是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人在不同高度下的表现示意图；
[0021]图3是本申请一个示例性实施例提供的轮式机器人的控制方法的流程图；
[0022]图4是本申请另一个示例性实施例提供的轮式机器人的控制方法的流程图；
[0023]图5是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人通过不同高度横梁的表现结果示意图；
[0024]图6是本申请一个示例性实施例提供的对图5的实验结果进行示意的曲线图；
[0025]图7是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人的旋转示意图；
[0026]图8是本申请一个示例性实施例提供的对图7的实验结果进行示意的曲线图；
[0027]图9是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人进行S型转弯的示意图；
[0028]图10是本申请一个示例性实施例提供的对图9的实验结果进行示意的曲线图；
[0029]图11是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人在遇到减速带时的表现情况示意图；
[0030]图12是本申请一个示例性实施例提供的对图11的实验结果进行示意的曲线图；
[0031]图13是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人在遇到外力干扰时的表现情况示意图；
[0032]图14是本申请一个示例性实施例提供的对图13的实验结果进行示意的曲线图；
[0033]图15是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人单腿在斜坡上冲向斜坡的表现情况示意图；
[0034]图16是本申请一个示例性实施例提供的对图15的实验结果进行示意的曲线图；
[0035]图17是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人从初始状态进行状态调整的表现情况示意图；
[0036]图18是本申请一个示例性实施例提供的对图17的实验结果进行示意的曲线图；
[0037]图19是本申请一个示例性实施例提供的轮式机器人的控制装置的结构框图；
[0038]图20本申请一个示例性实施例提供的终端的结构框图。
具体实施方式
[0039]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
[0040]首先，对本申请实施例中所涉及的术语进行介绍：
[0041]轮式机器人：轮式机器人是一种通过轮结构对机器人主体进行运动控制的机器人结构，由于轮式机器人与地面的接触点仅包括车轮与地面的接触点，在轮式结构排布本身不稳定的情况下，存在平衡控制的问题。
[0042]控制器：控制器是本申请实施例中预先设置的用于对轮式机器人进行平衡控制的数学模型。在一些实施例中，控制器用于在轮式机器人偏离平衡点附近，无法采用线性模型进行平衡控制时，结合线性化控制方式和非线性化控制方式对轮式机器人进行平衡控制。
[0043]在本申请的本实施例中，以轮式机器人实现为轮式双足机器人为例进行说明，也即，该轮式双足机器人中包括两个用于行动的车轮，两个车轮分别与腿部结构连接，并由腿部结构与机器人主体连接，从而由两个车轮带动机器人主体完成运动控制。但应当理解，本申请中的轮式机器人并不局限于上述结构。凡是轮式机器人应当被理解为任何包含轮式结构的机器人。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮式机器人的控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述轮式机器人的运动状态数据，所述运动状态数据用于表示所述轮式机器人的运动特征；基于所述运动状态数据，通过控制器确定平衡力矩，所述控制器为预先设置的用于通过部分反馈线性方式对所述轮式机器人进行平衡控制的数学模型；以所述平衡力矩控制所述轮式机器人处于目标平衡状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述运动状态数据，通过控制器确定平衡力矩，包括：基于所述运动状态数据，通过所述控制器确定中间变量，所述中间变量对应于所述轮式机器人的动力学关系的线性化部分；将所述中间变量代入所述轮式机器人的动力学关系的非线性化部分，得到所述平衡力矩。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述运动状态数据，通过所述控制器确定中间变量，包括：基于所述运动状态数据，以所述轮式机器人的动力学关系的线性化部分符合所述目标平衡状态为目标，通过所述控制器确定所述中间变量。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述线性化部分对应有原始能量关系；所述基于所述运动状态数据，通过所述控制器确定中间变量，包括：确定所述原始能量关系，所述原始能量关系中包括原始势能，所述原始势能存在非稳态特性；基于所述运动状态数据，通过所述原始能量关系确定所述中间变量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述线性化部分还对应有变式能量关系；所述基于所述运动状态数据，通过所述原始能量关系确定所述中间变量，包括：确定所述变式能量关系，所述变式能量关系中包括变式势能，所述变式势能存在稳态特性，且当所述轮式机器人处于所述目标平衡状态时，所述变式势能取值最小；基于所述运动状态数据，通过所述原始能量关系和所述变式能量关系确定所述中间变量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过所述原始能量关系和所述变式能量关系确定所述中间变量，包括：以所述原始能量关系变化为所述变式能量关系为目标，确定所述中间变量。7.根据权利要求2至6任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述运动状态数据，通过所述控制器确定中间变量，包括：基于v＝A1(θ)P(x
‑
x
*
)+p
T
A2(θ)p+A3(θ)
‑
k
v
A4(θ)p确定所述中间变量，其中，v表示所述中间变量，P为预先设定的自由参数，x表示轮式机器人车轮的旋转距离，x
*
表示所述目标平衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，张竞帆，来杰，张东胜，陈科，郑宇，张正友，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：