机器人控制方法、机器人控制系统及机器人技术方案

公开了一种机器人控制方法、机器人控制系统及机器人，所述机器人包括轮腿部，所述轮腿部包括左轮腿部和右轮腿部，且所述左轮腿部和所述右轮腿部中的每一个包括至少一个关节，所述方法包括：在所述机器人运动过程中，控制所述左轮腿部的所述至少一个关节及所述右轮腿部的至少一个关节，使得所述机器人处于目标前向运动位置及目标前向运动速度；在所述机器人运动过程中，控制所述左轮腿部的所述至少一个关节及所述右轮腿部的至少一个关节，使得在所述机器人运动过程中，经由所述左轮腿部和所述右轮腿部中的一个实现该机器人的稳定支撑，且控制所述左轮腿部和所述右轮腿部中的另一个升高至目标高度。升高至目标高度。升高至目标高度。

【技术实现步骤摘要】
机器人控制方法、机器人控制系统及机器人


[0001]本专利技术涉及人工智能及机器人领域，更具体地涉及一种机器人控制方法、机器人控制系统及机器人。

技术介绍

[0002]随着人工智能及机器人技术在民用和商用领域的广泛应用，基于人工智能及机器人技术的机器人在智能交通、智能家居等领域起到日益重要的作用，也面临着更高的要求。
[0003]当前对机器人，特别是双轮式机器人(其左右轮腿部均为单轮腿式构型)进行运动控制时，通常仅涉及对该机器人轮腿部在沿该机器人的前进方向上的运动过程(前向运动过程)的控制，例如控制其处于目标位置或目标速度，然而，并不涉及对该机器人轮腿部在与该前向运动相垂直的横向方向上的运动过程(横向运动过程)的控制，这种轮腿部仅在单向运动方向上的控制使得该轮腿部的横向运动自由度不足，无法对该机器人在横向方向上的运动进行灵活控制，当该机器人需要在横向方向上进行左右摆动运动(左右轮腿部交替沿横向方向抬离地面)时，也无法仅经由左右轮腿部中的单个腿部在摆动运动过程中对该机器人进行稳定支撑。
[0004]因此，需要一种在实现机器人运动控制，特别是机器人实时且灵活的运动控制的前提下，对机器人轮腿部在横向方向上的运动过程(横向运动)进行控制，且令该轮腿部的横向运动控制过程相对于该轮腿部的前向运动控制过程独立的方法，且该方法具有良好的精确度、稳定性，及较高的鲁棒性。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本公开提供了一种机器人控制方法、机器人控制系统及机器人。利用本公开提供的机器人控制方法可以在实现机器人运动控制，特别是机器人实时且灵活的运动控制的前提下，增加对该机器人轮腿部的在横向方向上的运动过程(横向运动)的控制，且令该轮腿部的横向运动相对于该轮腿部的前向运动控制过程独立。且该方法具有良好的精确度、稳定性，及较高的鲁棒性。
[0006]根据本公开的一方面，提出了一种机器人控制方法，所述机器人包括轮腿部，所述轮腿部包括左轮腿部和右轮腿部，且所述左轮腿部和所述右轮腿部中的每一个包括至少一个关节，所述方法包括：在所述机器人运动过程中，控制所述左轮腿部的所述至少一个关节及所述右轮腿部的至少一个关节，使得所述机器人处于目标前向运动位置及目标前向运动速度；在所述机器人运动过程中，控制所述左轮腿部的所述至少一个关节及所述右轮腿部的至少一个关节，使得在所述机器人运动过程中，经由所述左轮腿部和所述右轮腿部中的一个实现该机器人的稳定支撑，且控制所述左轮腿部和所述右轮腿部中的另一个升高至目标高度。
[0007]在一些实施例中，所述左轮腿部及所述右轮腿部均为单轮腿式构型。
[0008]在一些实施例中，所述方法包括：获取所述机器人的当前关节运动信息、当前前向
运动信息、当前横向运动状态、当前横向运动信息；获取所述机器人的目标前向运动信息及目标横向运动信息；基于所述当前横向运动信息、当前横向运动状态及目标横向运动信息，确定轮腿部目标横向运动加速度；基于所述当前前向运动信息及目标前向运动信息，确定轮腿部目标前向运动加速度；基于所确定的所述轮腿部目标横向运动加速度、轮腿部目标前向运动加速度，确定所述机器人各关节的目标关节加速度；以及基于所确定的所述机器人各关节的目标关节加速度，对所述机器人进行运动控制。
[0009]在一些实施例中，所述当前关节运动信息包括所述机器人各关节的关节当前角度及关节当前角速度；所述当前横向运动信息包括机器人的左轮腿部的当前长度、左轮腿部沿左轮腿部长度方向的当前速度、右轮腿部的当前长度、右轮腿部沿右轮腿部长度方向的当前速度、机器人轮腿部的当前滚转角；所述目标横向运动信息包括机器人的左轮腿部的目标长度、左轮腿部沿左轮腿部长度方向的目标速度、右轮腿部的目标长度、右轮腿部沿右轮腿部长度方向的目标速度、机器人轮腿部的目标滚转角；所述当前横向运动状态包括：左轮腿部支撑状态、右轮腿部支撑状态、左轮腿部切换至右轮腿部支撑状态、右轮腿部切换至左轮腿部支撑状态中的一个；所述当前前向运动信息包括：轮腿部的当前前向运动位置及轮腿部的当前前向运动速度中的至少一部分；所述目标前向运动信息包括：轮腿部的目标前向运动位置及轮腿部的目标前向运动速度中的至少一部分。
[0010]在一些实施例中，基于所述当前横向运动信息、当前横向运动状态及目标横向运动信息，确定轮腿部目标横向运动加速度包括：基于所述当前横向运动状态、所述当前横向运动信息确定所述机器人的目标横向运动状态；基于所述目标横向运动状态，确定与所述目标横向运动状态相对应的目标横向运动控制函数，其中所述目标横向运动控制函数用于表征机器人在目标横向运动状态下的运动学约束；基于所述目标横向运动控制函数、所述当前横向运动信息、所述目标横向运动信息，确定所述机器人的目标横向运动加速度。
[0011]在一些实施例中，基于所确定的所述轮腿部目标横向运动加速度、轮腿部目标前向运动加速度，确定所述机器人各关节的目标关节加速度，包括：基于所述轮腿部目标横向运动加速度、所述轮腿部目标前向运动加速度生成所述机器人的目标运动加速度；基于所述当前横向运动信息、当前前向运动信息、当前关节运动信息，生成所述机器人的目标运动加速度估计量；利用关节控制约束函数，根据所述机器人的目标运动加速度、所述机器人的目标运动加速度估计量，确定所述机器人的目标关节加速度，其中所述关节控制约束函数用于表征机器人运动信息和关节运动信息之间的约束关系。
[0012]在一些实施例中，所述机器人的目标运动加速度估计量是所述机器人的关节加速度的函数；其中，利用所述关节控制约束函数，根据所述机器人的目标运动加速度、所述机器人的目标运动加速度估计量，确定所述机器人的目标关节加速度，包括：基于所述机器人的目标运动加速度、所述机器人的目标运动加速度估计量生成误差函数，所述误差函数的值与所述机器人的关节加速度相关；基于所述误差函数及关节控制约束函数，将满足所述关节控制约束函数且使得所述误差函数取得最小值的关节加速度确定为目标关节加速度。
[0013]在一些实施例中，所述目标横向运动控制函数包括：对应于所述左轮腿部支撑状态的左轮腿部支撑约束函数，对应于所述右轮腿部支撑状态的右轮腿部支撑约束函数，对应于所述左轮腿部切换至右轮腿部支撑状态、右轮腿部切换至左轮腿部支撑状态的支撑状态切换函数中的一个。
[0014]在一些实施例中，所述关节控制约束函数包括：关节等式约束子函数、关节不等式约束子函数、关节阈值约束子函数。
[0015]在一些实施例中，基于所述误差函数及关节控制约束函数，将满足所述关节控制约束函数且使得所述误差函数取得最小值的关节加速度确定为目标关节加速度包括：在所述关节等式约束子函数的零空间中求解所述关节等式约束子函数，得到所述关节等式约束子函数的通解量；基于所述通解量与所述误差函数、关节不等式约束子函数、关节阈值约束子函数，将满足所述关节不等式约束子函数、关节阈值约束子函数且使得所述误差函数取得最小值的通解量确定为目标通解量；基于所述目标通解量，生成所述目标关节加速度。
[0016]在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人控制方法，所述机器人包括轮腿部，所述轮腿部包括左轮腿部和右轮腿部，且所述左轮腿部和所述右轮腿部中的每一个包括至少一个关节，所述方法包括：在所述机器人运动过程中，控制所述左轮腿部的所述至少一个关节及所述右轮腿部的至少一个关节，使得所述机器人处于目标前向运动位置及目标前向运动速度；在所述机器人运动过程中，控制所述左轮腿部的所述至少一个关节及所述右轮腿部的至少一个关节，使得在所述机器人运动过程中，经由所述左轮腿部和所述右轮腿部中的一个实现该机器人的稳定支撑，且控制所述左轮腿部和所述右轮腿部中的另一个升高至目标高度。2.如权利要求1所述的机器人控制方法，其中，所述左轮腿部及所述右轮腿部均为单轮腿式构型。3.如权利要求1或2所述的机器人控制方法，其中，所述方法包括：获取所述机器人的当前关节运动信息、当前前向运动信息、当前横向运动状态、当前横向运动信息；获取所述机器人的目标前向运动信息及目标横向运动信息；基于所述当前横向运动信息、当前横向运动状态及目标横向运动信息，确定轮腿部目标横向运动加速度；基于所述当前前向运动信息及目标前向运动信息，确定轮腿部目标前向运动加速度；基于所确定的所述轮腿部目标横向运动加速度、轮腿部目标前向运动加速度，确定所述机器人各关节的目标关节加速度；以及基于所确定的所述机器人各关节的目标关节加速度，对所述机器人进行运动控制。4.如权利要求3所述的机器人控制方法，其中，所述当前关节运动信息包括所述机器人各关节的关节当前角度及关节当前角速度；所述当前横向运动信息包括机器人的左轮腿部的当前长度、左轮腿部沿左轮腿部长度方向的当前速度、右轮腿部的当前长度、右轮腿部沿右轮腿部长度方向的当前速度、机器人轮腿部的当前滚转角；所述目标横向运动信息包括机器人的左轮腿部的目标长度、左轮腿部沿左轮腿部长度方向的目标速度、右轮腿部的目标长度、右轮腿部沿右轮腿部长度方向的目标速度、机器人轮腿部的目标滚转角；所述当前横向运动状态包括：左轮腿部支撑状态、右轮腿部支撑状态、左轮腿部切换至右轮腿部支撑状态、右轮腿部切换至左轮腿部支撑状态中的一个；所述当前前向运动信息包括：轮腿部的当前前向运动位置及轮腿部的当前前向运动速度中的至少一部分；所述目标前向运动信息包括：轮腿部的目标前向运动位置及轮腿部的目标前向运动速度中的至少一部分。5.根据权利要求3所述的机器人控制方法，其中，基于所述当前横向运动信息、当前横向运动状态及目标横向运动信息，确定轮腿部目标横向运动加速度包括：基于所述当前横向运动状态、所述当前横向运动信息确定所述机器人的目标横向运动状态；基于所述目标横向运动状态，确定与所述目标横向运动状态相对应的目标横向运动控
制函数，其中所述目标横向运动控制函数用于表征机器人在目标横向运动状态下的运动学约束；基于所述目标横向运动控制函数、所述当前横向运动信息、所述目标横向运动信息，确定所述机器人的目标横向运动加速度。6.根据权利要求3所述的机器人控制方法，其中，基于所确定的所述轮腿部目标横向运动加速度、轮腿部目标前向运动加速度，确定所述机器人各关节的目标关节加速度，包括：基于所述轮腿部目标横向运动加速度、所述轮腿部目标前向运动加速度生成所述机器人的目标运动加速度；基于所述当前横向运动信息、当前前向运动信息、当前关节运动信息，生成所述机器人的目标运动加速度估计量；利用关节控制约束函数，根据所述机器人的目标运动加速度、所述机器人的目标运动加速度估计量，确定所述机器人的目标关节加速度，其中所述关节控制约束函数用于表征机器人运动信息和关节运动信息之间的约束关系。7.根据权利要求6所述的机器人控制方法，其中，所述机器人的目标运动加速度估计量是所述机器人的关节加速度的函数；其中，利用所述关节控制约束函数，根据所述机器人的目标运动加速度、所述机器人的目标运动加速度估计量，确定所述机器人的目标关节加速度，包括：基于所述机器人的目标运动加速度、所述机器人的目标运动加速度估计量生成误差函数，所述误差函数的值与所述机器人的关节加速度相关；基于所述误差函数及关节控制约束函数，将满足所述关节控制约束函数且使得所述误差函数取得最小值的关节加速度确定为目标关节加速度。8.根据权利要求5所述的机器人控制方法，其中，所述目标横向运动控制函数包括：对应于所述左轮腿部支撑状态的左轮腿部支撑约束函数，对应于所述右轮腿部支撑状态的右轮腿部支撑约束函数，对应于所述左轮腿部切换至右轮腿部支撑状态、右轮腿部切换至左轮腿部支撑状态的支撑状态切换函数中的一个。9.根据权利要求6所述的机器人控制方法，其中，所述关节控制约束函数包括：关节等式约束子函数、关节不等式约束子函数、关节阈值约束子函数。10.根据权利要求9所述的机器人控制算法，其中，基于所述误差函数及关节控制约束函数，将满足所述关节控制约束函数且使得所述误差函数取得最小值的关节加速度确定为目标关节加速度包括：在所述关节等式约束子函数的零空间中求解所述关节等式约束子函数，得到所述关节等式约束子函数的通解量；基于所述通解量与所述误差函...

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