本發(fā)明涉及機(jī)器人控制，具體涉及一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、產(chǎn)品及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、人形機(jī)器人（humanoid?robot），又稱仿生人或者雙足機(jī)器人，是一種旨在模仿人類外觀和行為的機(jī)器人，人形機(jī)器人具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于消費(fèi)級市場、商用市場以及工業(yè)級應(yīng)用等多個領(lǐng)域，而如何進(jìn)行人形機(jī)器人的運(yùn)動控制是目前研究的熱點(diǎn)。

3、人形機(jī)器人的運(yùn)動控制大多需要構(gòu)建運(yùn)動控制模型，運(yùn)動學(xué)模型是描述其運(yùn)動狀態(tài)與運(yùn)動參數(shù)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，人形機(jī)器人具有與人類相似的身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式，其運(yùn)動學(xué)模型通常涉及多個關(guān)節(jié)和連桿的運(yùn)動關(guān)系。這些關(guān)節(jié)和連桿通過特定的運(yùn)動學(xué)約束相互連接，共同實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人的各種運(yùn)動。

4、然而，現(xiàn)有的運(yùn)動控制模型大多較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)運(yùn)動模型建模誤差，這種誤差在真實(shí)的機(jī)器人快速運(yùn)動過程中容易導(dǎo)致機(jī)器人無法有效的到達(dá)目標(biāo)位置，且控制穩(wěn)定性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、產(chǎn)品及設(shè)備，減少了運(yùn)動模型建模誤差對機(jī)器人控制的影響，能夠更精確地控制機(jī)器人的位姿，提升了控制精度和穩(wěn)定性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法。

4、一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法，包括以下過程：

5、構(gòu)建直角坐標(biāo)系，以人形機(jī)器人的前進(jìn)方向?yàn)閤軸，以垂直于x軸的水平方向?yàn)閥軸，根據(jù)機(jī)器人的控制頻率、步態(tài)頻率、步態(tài)周期、步態(tài)周期內(nèi)各個采樣時刻質(zhì)心在y軸的投影，得到人形機(jī)器人在當(dāng)前步態(tài)周期內(nèi)的質(zhì)心投影實(shí)際位姿；

6、以人形機(jī)器人的前向觀測點(diǎn)作為質(zhì)心投影期望位姿，根據(jù)所述質(zhì)心投影期望位姿與所述質(zhì)心投影實(shí)際位姿的差值，得到前向觀測點(diǎn)斜率，根據(jù)所述前向觀測點(diǎn)斜率得到人形機(jī)器人的前向線速度，根據(jù)所述前向線速度進(jìn)行人形機(jī)器人的控制以到達(dá)前向觀測點(diǎn)位置。

7、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，人形機(jī)器人在當(dāng)前步態(tài)周期內(nèi)的質(zhì)心投影實(shí)際位姿為(，，)，為i時刻的質(zhì)心投影在x軸方向的坐標(biāo)，，i為任意時刻，k為控制頻率，為步態(tài)頻率，為步態(tài)周期，為偏航角，為i時刻的質(zhì)心投影在y軸方向的坐標(biāo)。

8、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，人形機(jī)器人的前向觀測點(diǎn)為()，則前向觀測點(diǎn)斜率為：。

9、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，所述前向線速度為：

10、，其中，為前向觀測點(diǎn)斜率，、和均為預(yù)設(shè)參數(shù)，為求絕對值的函數(shù)，函數(shù)用于求解的次冪。

11、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，根據(jù)所述前向線速度得到角速度：，其中，為曲率半徑，，為前向觀測距離為，))，))代表與)的歐氏距離，i為偏航角。

12、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，人形機(jī)器人的控制輸入，包括：；；；；其中，為髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)向角，為偏航角，為側(cè)偏角，是重心到機(jī)器人左髖關(guān)節(jié)的距離，是重心到機(jī)器人右髖關(guān)節(jié)的距離，和分別為輸入的x軸方向和y軸方向的位置。

13、第二方面，本發(fā)明提供了一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)。

14、一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)，包括：

15、位姿解算單元，被配置為：構(gòu)建直角坐標(biāo)系，以人形機(jī)器人的前進(jìn)方向?yàn)閤軸，以垂直于x軸的水平方向?yàn)閥軸，根據(jù)機(jī)器人的控制頻率、步態(tài)頻率、步態(tài)周期、步態(tài)周期內(nèi)各個采樣時刻質(zhì)心在y軸的投影，得到人形機(jī)器人在當(dāng)前步態(tài)周期內(nèi)的質(zhì)心投影實(shí)際位姿；

16、運(yùn)動控制單元，被配置為：以人形機(jī)器人的前向觀測點(diǎn)作為質(zhì)心投影期望位姿，根據(jù)所述質(zhì)心投影期望位姿與所述質(zhì)心投影實(shí)際位姿的差值，得到前向觀測點(diǎn)斜率，根據(jù)所述前向觀測點(diǎn)斜率得到人形機(jī)器人的前向線速度，根據(jù)所述前向線速度進(jìn)行人形機(jī)器人的控制以到達(dá)前向觀測點(diǎn)位置。

17、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：處理器和計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)；

18、處理器，適于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序；

19、計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法。

20、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序適于被處理器加載并執(zhí)行如本發(fā)明第一方面所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法。

21、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明創(chuàng)新性的以人形機(jī)器人的前向觀測點(diǎn)作為質(zhì)心投影期望位姿，根據(jù)所述質(zhì)心投影期望位姿與所述質(zhì)心投影實(shí)際位姿的差值，得到前向觀測點(diǎn)斜率，根據(jù)所述前向觀測點(diǎn)斜率得到人形機(jī)器人的前向線速度，根據(jù)所述前向線速度進(jìn)行人形機(jī)器人的控制以到達(dá)前向觀測點(diǎn)位置，減少了運(yùn)動模型建模誤差對機(jī)器人控制的影響，能夠更精確地控制機(jī)器人的位姿，提升了控制精度和穩(wěn)定性，提高了雙足機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的運(yùn)動控制性能，使其能夠更加精確和穩(wěn)定地執(zhí)行任務(wù)，同時降低了對計(jì)算資源的需求，拓寬了人形機(jī)器人的應(yīng)用范圍。

24、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法，其特征在于，包括以下過程：

2.如權(quán)利要求1所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法，其特征在于，

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法，其特征在于，

7.一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括：處理器和計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)；

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序適于被處理器加載并執(zhí)行如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域。提供了一種人形機(jī)器人運(yùn)動控制方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、產(chǎn)品及設(shè)備，以人形機(jī)器人的前向觀測點(diǎn)作為質(zhì)心投影期望位姿，根據(jù)所述質(zhì)心投影期望位姿與所述質(zhì)心投影實(shí)際位姿的差值，得到前向觀測點(diǎn)斜率，根據(jù)所述前向觀測點(diǎn)斜率得到人形機(jī)器人的前向線速度，根據(jù)所述前向線速度進(jìn)行人形機(jī)器人的控制以到達(dá)前向觀測點(diǎn)位置；本發(fā)明不需要建立離線的軌跡庫，為在線控制，計(jì)算量較小，對算力要求較低，減少了運(yùn)動模型建模誤差對機(jī)器人控制的影響，能夠更精確地控制機(jī)器人的位姿，提升了控制精度和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王燕秋,孫秋延
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30