[发明专利]腿摆动轨迹

说明书

一种为机器人(10)的腿(12)规划摆动轨迹(132)的方法(1700)包括接收机器人腿的初始位置(50)、腿的初始速度(52)、着地位置(62)和着地目标时间(64)。所述方法包括确定初始位置与着地位置之间的差异并将所述差异分解成水平运动分量和垂直运动分量。所述方法还包括选择水平运动策略(210)和垂直运动策略(610)以满足运动分量。每个策略产生作为初始位置、初始速度、着地位置和着地目标时间的函数的相应的轨迹。所述方法还包括运行所选择的策略以在着地目标时间将机器人的腿从初始位置摆动到着地位置。

技术领域

本公开涉及机器人的腿摆动轨迹。

背景技术

机器人设备越来越多地被用在受约束或其他受限的环境中以执行各种任务或功能。这些机器人设备通常需要有效地导航穿过这些受限的环境，而不踩到或撞到障碍物。随着这些机器人设备变得越来越普遍，需要实时导航和步骤规划，以保持平衡和速度的同时避免与障碍物接触。

发明内容

本公开一方面提供一种为机器人的腿规划摆动轨迹的方法。该方法包括在数据处理硬件处接收机器人的腿的初始位置和腿的着地位置。该方法还包括由数据处理硬件确定腿的初始位置与着地位置之间的差异，并且由数据处理硬件将腿的初始位置与着地位置之间的差异分解成水平运动分量和垂直运动分量。该方法还包括由数据处理硬件从水平运动策略的集合中选择水平运动策略以满足水平运动分量。该方法还包括由数据处理硬件从垂直运动策略的集合中选择垂直运动策略以满足垂直运动分量。该方法还包括由数据处理硬件运行所选择的水平运动策略和所选择的垂直运动策略，以在着地目标时间将机器人的腿从初始位置摆动到着地位置。

本公开另一方面提供一种为机器人的腿规划摆动轨迹的方法。该方法包括在机器人的数据处理硬件处接收机器人的腿的初始位置和机器人的腿的初始速度。该方法还包括在数据处理硬件处接收腿的着地位置和腿的着地目标时间。着地目标时间表示直到机器人的腿应该在着地位置处着地的时间量。该方法还包括由数据处理硬件确定腿的初始位置与着地位置之间的差异，并且由数据处理硬件将腿的初始位置与着地位置之间的差异分解成水平运动分量和垂直运动分量。该方法还包括由数据处理硬件从水平运动策略的集合中选择水平运动策略以满足水平运动分量。每个水平运动策略产生作为腿的初始位置、腿的初始速度、腿的着地位置和腿的着地目标时间的函数的水平轨迹。该方法还包括由数据处理硬件从垂直运动策略的集合中选择垂直运动策略以满足垂直运动分量。每个垂直运动策略产生作为腿的初始位置、腿的初始速度、腿的着地位置和腿的着地目标时间的函数的垂直轨迹。该方法还包括由数据处理硬件运行所选择的水平运动策略和所选择的垂直运动策略，以在着地目标时间将机器人的腿从初始位置摆动到着地位置。

本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，该方法包括由数据处理硬件确定垂直运动策略的集合中最激进的垂直运动策略。最激进的垂直策略在腿的垂直加速度极限内最大化腿的垂直加速度，并且在腿的垂直速度极限内最大化腿的垂直速度。在一些示例中，从水平运动策略的集合中选择水平运动策略包括用最激进的垂直运动策略来评估水平运动策略的集合中的每个水平运动策略。可选地，从水平运动策略的集合中选择水平运动策略包括为水平运动策略的集合中的每个水平运动策略分配多个层级(tier)中的层级。每个层级与用于选择相应的层级的偏好量相关联，并且每个层级包括平局决胜(tiebreaker)参数。平局决胜参数与水平运动策略的集合中的每个水平运动策略相关联。从水平运动策略的集合中选择水平运动策略还可以包括基于所分配的层级和平局决胜参数从水平运动策略的集合中选择水平运动策略。

在一些实施方式中，平局决胜参数包括基于水平不合意性(undesirability)和垂直不合意性之和的总不合意性。从垂直运动策略的集合中选择垂直运动策略可以发生在从水平运动策略的集合中选择水平运动策略之后。在一些示例中，从垂直运动策略的集合中选择垂直运动策略包括从垂直运动策略的集合中选择与满足垂直运动分量的最小加速度和最小速度相关联的垂直运动策略。