一种机器人的控制方法以及机器人技术

本申请公开了一种机器人的控制方法以及机器人，用于提高多关节机械结构的运动灵活性，实现机器人在移动过程中多关节机械结构对目标物的追踪和自稳定。本申请方法包括：通过图像采集模块获取图像信息；根据所述图像信息识别目标物；根据所述图像信息以及与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度；根据所述至少一个关节动力模组的转动速度控制所述多关节机械结构执行与所述目标物相关的任务。械结构执行与所述目标物相关的任务。械结构执行与所述目标物相关的任务。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人的控制方法以及机器人


[0001]本申请涉及机器人控制
，尤其涉及一种机器人的控制方法以及机器人。

技术介绍

[0002]机器人正被越来越多的应用于日常生产和生活中，与常见的轮式机器人相比，足式机器人能够穿越更复杂的路况，实现更复杂的任务。同时为了拓展足式机器人的应用场景和功能使之不仅仅局限于一个可移动的仿生平台，足式机器人被装上多关节机械结构和灵巧手，并被赋予抓取、开门等对目标物进行操作与环境进行交互的能力。机器人的多关节机械结构末端固定有深度RGB图像采集模块，这在拓展了足式机器人的感知能力的同时使多关节机械结构与环境的交互能够更加精确和灵活。
[0003]现有技术中，由于在足式机器人行进或迈步的过程中，多关节机械结构会因为位移或者受到抖动而偏离目标物，目标物甚至会脱离多关节机械结构末端图像采集模块视野，进而导致目标丢失无法对其执行操作的情况，所以足式机器人身上的多关节机械结构只能在机器人稳定停止的状态下才能启动对目标物进行操作的任务（例如抓取物体、开门等动作）。
[0004]进一步的，加入基于图像的视觉伺服控制可以使机器人在行进过程或迈步过程中完成抓取目标物、拧门把手或其他交互功能。但是在不分级的视觉伺服控制中，由于只通过图像信息机器人只能获得对多关节机械结构末端的位置约束，没有姿态的约束，多关节机械结构末端会在严格保持当前姿态的情况下去满足位置约束，使得多关节机械结构的运动死板怪异，甚至导致某些关节动力模组的运动超限，严重影响多关节机械结构的运动效果。

技术实现思路
r/>[0005]本申请提供了一种机器人的控制方法以及机器人，用于提高多关节机械结构的运动灵活性，实现机器人在移动过程中多关节机械结构对目标物的追踪和自稳定。
[0006]本申请第一方面提供了一种机器人的控制方法，所述机器人上设置有多关节机械结构，所述控制方法包括：通过图像采集模块获取图像信息；根据所述图像信息识别目标物；根据所述图像信息以及与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度；根据所述至少一个关节动力模组的转动速度控制所述多关节机械结构执行与所述目标物关联的任务。
[0007]可选的，所述根据所述图像信息以及与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度，包括：根据与所述目标物关联的任务，确定或调整位置控制和姿态控制的权重；根据所述图像信息计算所述目标物与所述多关节机械结构上的预设位置的相对
运动速度，并根据所述相对运动速度和所述多关节机械结构在当前控制周期的姿态和所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的状态确定图像雅可比矩阵；计算所述多关节机械结构上的预设位置到所述目标物的空间距离；通过所述位置控制和姿态控制的权重、所述图像雅可比矩阵及所述空间距离获取关节动力模组速度控制律，通过所述关节动力模组速度控制律确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度。
[0008]可选的，当位置控制的权重高于姿态控制的权重时，所述关节动力模组速度控制律为：当姿态控制的权重高于位置控制的权重时，所述关节动力模组速度控制律为：其中，为关节动力模组速度向量，I为单位矩阵，A1、A2分别为关于位置控制和姿态控制的图像雅可比矩阵，E1、E2分别为关于所述空间距离的矩阵和关于姿态误差的矩阵。
[0009]可选的，所述控制方法还包括：判断是否接收到图像信息；或，判断所述图像信息中是否存在目标物；若否，则累计超时时间；当所述超时时间小于预设时间时，根据上一控制周期的控制数据维持所述多关节机械结构的运动状态；当所述超时时间大于或等于预设时间时，控制所述多关节机械结构停止运动。
[0010]可选的，在所述根据与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度之前，所述控制方法还包括：判断是否接收到所述多关节机械结构返回的状态信息，所述状态信息包括所述多关节机械结构至少一个关节动力模组的角度信息；若是，则根据所述状态信息更新所述多关节机械结构当前的关节动力模组状态；所述根据与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度包括：根据与所述目标物关联的任务以及所述多关节机械结构当前的关节动力模组状态，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度；若否，则累计超时时间；当所述超时时间小于预设时间时，根据上一控制周期的控制数据维持所述多关节机械结构的运动状态；当所述超时时间大于预设时间时，控制所述多关节机械结构停止运动。
[0011]可选的，若所述任务为拍摄任务或平板交互任务，则确定或调整为姿态控制的权重高于位置控制的权重；若所述任务为末端执行器动作任务，则确定或调整为位置控制的权重高于姿态控制的权重。
[0012]本申请第二方面提供了一种机器人，包括：机身，至少两条腿和多关节机械结构；
所述至少两条腿和所述多关节机械结构与所述机身相连接，所述至少两条腿包括摆动腿；所述机器人还包括与所述至少两条腿和所述多关节机械结构通信的控制系统，所述控制系统包括数据处理器和与所述数据处理器通信的存储器，所述存储器存储指令，当在所述数据处理器上执行时，所述指令使得所述数据处理器执行操作，包括：通过图像采集模块获取图像信息；根据所述图像信息识别目标物；根据所述图像信息以及与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度；根据所述至少一个关节动力模组的转动速度控制所述多关节机械结构执行与所述目标物关联的任务。
[0013]从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：通过图像采集模块来获取图像信息，并根据图像信息确定目标物，对于不同的目标物，多关节机械结构能够执行不同的任务，而不同的任务有不同的控制侧重点，此时就可以根据具体的任务来确定当前多关节机械结构中关节动力模组的转动速度，并根据该转动速度控制多关节机械结构执行与所述目标物关联的任务，使多关节机械结构能够更加灵活地应对不同应用场景，提高多关节机械结构的运动灵活性，实现机器人在移动过程中多关节机械结构对目标物的追踪和自稳定。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请中的技术方案，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。
[0015]图1为本申请提供的机器人的硬件结构示意图；图2为本申请提供的机器人的机械结构示意图；图3为本申请提供的机器人的控制方法一个实施例流程示意图；图4为本申请提供的机器人的控制方法另一个实施例流程示意图；图5为本申请提供的机器人的控制方法中关于超时设置的一个实施例流程示意图；图6为本申请提供的机器人一个实施例结构示意图。
具体实施方式
[0016]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]在后续的描述中，使用用于表示部件的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人的控制方法，其特征在于，所述机器人上设置有多关节机械结构，所述控制方法包括：通过图像采集模块获取图像信息；根据所述图像信息识别目标物；根据所述图像信息以及与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度；根据所述至少一个关节动力模组的转动速度控制所述多关节机械结构执行与所述目标物关联的任务。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述图像信息以及与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度，包括：根据与所述目标物关联的任务，确定或调整位置控制和姿态控制的权重；根据所述图像信息计算所述目标物与所述多关节机械结构上的预设位置的相对运动速度，并根据所述相对运动速度和所述多关节机械结构在当前控制周期的姿态和所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的状态确定图像雅可比矩阵；计算所述多关节机械结构上的预设位置到所述目标物的空间距离；通过所述位置控制和姿态控制的权重、所述图像雅可比矩阵及所述空间距离获取关节动力模组速度控制律，通过所述关节动力模组速度控制律确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当位置控制的权重高于姿态控制的权重时，所述关节动力模组速度控制律为：当姿态控制的权重高于位置控制的权重时，所述关节动力模组速度控制律为：其中，为关节动力模组速度向量，I为单位矩阵，A1、A2分别为关于位置控制和姿态控制的图像雅可比矩阵，E1、E2分别为关于所述空间距离的矩阵和关于姿态误差的矩阵。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：判断是否接收到图像信息；或，判断所述图像信息中是否存在目标物；若否，则累计超时时间；当所述超时时间小于预设时间时，根据上一控制周期的控制数据维持所述多关节机械结构的运动状态；当所述超时时间大于或等于预设时间时，控制所述多关节机械结构停止运动。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述根据与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度之前，所述控制方法还包括：判断是否接收到所述多关节机械结构返回的状态信息，所述状态信息包括所述多关节机械结构至少一个关节动力模组的角度信息；若是，则根据所述状态信息更新所述多关节机械结构当前的关节动力模组状态；
所述根据与所述目标物关联的任务，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度包括：根据与所述目标物关联的任务以及所述多关节机械结构当前的关节动力模组状态，确定所述多关节机械结构的至少一个关节动力模组的转动速度；若否，则累计超时时间；当所述超时时间小于预设时间时，根据上一控制周期的控制数据维持所述多关节机械结构的运动状态；当所述超时时间大于预设时间时，控制所述多关节机械结构停止运动。6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制方法，其特征在于，若所述任务为拍摄任务或平板交互任务，则确定或调整为姿态控制的权重高于位置控制的权重；若所述任务为末端执行器动作任务，则确定或调整为位置控制的权重高于姿态控制的权重。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：方嘉灏，何俊培，尹富珑，
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：