机器人运动控制方法、装置、机器人及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种机器人运动控制方法、装置、机器人及存储介质，涉及人工智能技术的机器人控制技术领域。所述方法包括：获取用于引导机器人执行目标运动的质心参考轨迹；基于目标函数优化得到用于控制机器人跟随质心参考轨迹运动的质心控制信息；根据质心控制信息以及机器人的结构矩阵，生成关节控制信息；基于关节控制信息控制机器人执行目标运动。本申请对于给定参考轨迹的运动场景，可实现精确有效地控制，使得机器人按照预期完成目标运动，丰富了机器人的运动能力；并且，整个方案对环境的敏感度低，鲁棒性高，有效提升了控制机器人执行目标运动的稳定性。执行目标运动的稳定性。执行目标运动的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
机器人运动控制方法、装置、机器人及存储介质


[0001]本申请实施例涉及人工智能技术的机器人控制
，特别涉及一种机器人运动控制方法、装置、机器人及存储介质。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术的发展，一些组织和科研机构相继推出了诸如双足机器人、四足机器人等多款能够实现自动行走的机器人。
[0003]以四足机器人为例，目前对于四足机器人的研究大多侧重于本体结构设计，对于其运动控制的研究相对较少，从而导致目前的四足机器人基本只具备四足爬行的运动能力。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种机器人运动控制方法、装置、机器人及存储介质，能够丰富机器人的运动能力。所述技术方案如下：
[0005]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种机器人运动控制方法，所述方法包括：
[0006]获取用于引导机器人执行目标运动的质心参考轨迹；其中，所述质心参考轨迹是指为实现所述目标运动而规划的所述机器人的质心运动轨迹；
[0007]基于目标函数优化得到用于控制所述机器人跟随所述质心参考轨迹运动的质心控制信息；
[0008]根据所述质心控制信息以及所述机器人的结构矩阵，生成关节控制信息；
[0009]基于所述关节控制信息控制所述机器人执行所述目标运动。
[0010]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种机器人运动控制装置，所述装置包括：
[0011]参考轨迹获取模块，用于获取用于引导机器人执行目标运动的质心参考轨迹；其中，所述质心参考轨迹是指为实现所述目标运动而规划的所述机器人的质心运动轨迹；
[0012]质心信息确定模块，用于基于目标函数优化得到用于控制所述机器人跟随所述质心参考轨迹运动的质心控制信息；
[0013]关节信息生成模块，用于根据所述质心控制信息以及所述机器人的结构矩阵，生成关节控制信息；
[0014]机器人控制模块，用于基于所述关节控制信息控制所述机器人执行所述目标运动。
[0015]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种机器人，所述机器人包括处理器和存储器，所述存储器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所述处理器加载并执行以实现上述机器人运动控制方法。
[0016]根据本申请实施例的一个方面，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上述机器人运动控制方法。
[0017]根据本申请实施例的一个方面，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。机器人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，使得该机器人执行上述机器人运动控制方法。
[0018]本申请实施例提供的技术方案至少包括如下有益效果：
[0019]通过将机器人简化为质点模型，获取用于引导该机器人执行目标运动的质心参考轨迹，然后基于目标函数优化得到用于控制机器人跟随上述质心参考轨迹运动的质心控制信息，并据此生成关节控制信息，然后基于关节控制信息控制机器人执行目标运动，对于给定参考轨迹的运动场景，采用本申请实施例提供的技术方案，可实现精确有效地控制，使得机器人按照预期完成目标运动，丰富了机器人的运动能力。
[0020]另外，相比于直接计算用于引导机器人执行目标运动的作用力和力矩等控制信息，由于这种方式需要十分准确的机器人的动力学参数及稳定的地面摩擦条件，因此这种方式对环境敏感，鲁棒性较差。而本申请通过先获取离线确定的质心参考轨迹，然后再构建控制器实现质心参考轨迹的在线跟随，将实际的质心运动轨迹不断拟合质心参考轨迹，从而能够在不需要获取准确的动力学参数及稳定的地面摩擦条件的情况下执行既定的目标运动，整个方案对环境的敏感度低，鲁棒性高，有效提升了控制机器人执行目标运动的稳定性。
附图说明
[0021]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。
[0022]图1是本申请示出的一种足轮复合四足机器人的结构示意图；
[0023]图2是本申请示出的一种足轮复合四足机器人变为双轮站立状态的示意图；
[0024]图3是本申请一个实施例提供的机器人运动控制方法的流程图；
[0025]图4是本申请另一个实施例提供的机器人运动控制方法的流程图；
[0026]图5是本申请示出的一种足轮复合四足机器人对应的质点模型的示意图；
[0027]图6是本申请一个实施例提供的机器人运动控制装置的框图；
[0028]图7是本申请一个实施例提供的机器人的简化结构框图。
具体实施方式
[0029]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。
[0030]人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能
也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。
[0031]人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。
[0032]本申请技术方案主要涉及人工智能技术中的机器人技术，主要涉及机器人智能控制。机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿人某种技能的机械电子设备，机器人是在电子、机械及信息技术的基础上发展而来的。机器人的样子不一定必须像人，只要能自主完成人类所赋予他的任务与命令，就属于机器人大家族的成员。机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。随着计算机技术和人工智能技术的发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。
[0033]本申请实施例提供的机器人运动控制方法，能够使得机器人按照质心参考轨迹进行运动，从而完成某一项目标运动。例如，该目标运动可以是从四足趴地状态变为双足本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取用于引导机器人执行目标运动的质心参考轨迹；其中，所述质心参考轨迹是指为实现所述目标运动而规划的所述机器人的质心运动轨迹；基于目标函数优化得到用于控制所述机器人跟随所述质心参考轨迹运动的质心控制信息；根据所述质心控制信息以及所述机器人的结构矩阵，生成关节控制信息；基于所述关节控制信息控制所述机器人执行所述目标运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数的数值用于表征所述机器人偏离所述质心参考轨迹的偏离程度，所述基于目标函数优化得到用于控制所述机器人跟随所述质心参考轨迹运动的质心控制信息，包括：基于所述质心参考轨迹，获取所述机器人的期望质心运动数据；基于所述期望质心运动数据，计算使所述目标函数的数值满足优化停止条件时所需的所述质心控制信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标函数为：J
qp
＝(w
des
‑
Af)
T
W
w
(w
des
‑
Af)；其中，W
w
表示正定的权重矩阵，w
des
表示所述期望质心运动数据，A是基于所述机器人的质心与接触点之间的位置关系所构建的矩阵，f表示所述质心控制信息，所述接触点是指所述机器人与环境之间的接触点。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算使所述目标函数的数值满足优化停止条件时所需的所述质心控制信息是通过QP优化法或IPOPT优化法。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述质心参考轨迹，获取所述机器人的期望质心运动数据，包括：获取所述机器人的实际质心运动数据；根据所述质心参考轨迹，获取所述机器人的参考质心运动数据；根据所述实际质心运动数据与所述参考质心运动数据的区别，获取质心运动数据调整值；根据所述质心运动数据调整值和所述参考质心运动数据，获取所述期望质心运动数据。6.根据权利要求5的所述方法，其特征在于，所述根据所述实际质心运动数据与所述参考质心运动数据的区别，获取质心运动数据调整值，包括：计算所述实际质心运动数据与所述参考质心运动数据的差值；根据增益矩阵和所述差值，获取所述质心运动数据调整值。7.根据权利要求5的所述方法，其特征在于，所述根据所述实际质心运动数据与所述参考质心运动数据的区别，获取质心运动数据调整值，是根据和获得的，其中表示质心加速度调整值，表示参考质心速度，表示实际质心速度，表示参考质心位置，表示实际质心位置，和为与质心加速度相关的增益矩阵，表示质心角加速度调整值，ω
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【专利技术属性】
技术研发人员：周钦钦，陈相羽，郑宇，徐良威，杨思成，熊坤，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：