[发明专利]一种机器人平衡控制方法、装置、可读存储介质及机器人

说明书

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人平衡控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法建立起一个不同于现有技术的全新的飞轮模型，在这一飞轮模型中，机器人的支撑足脚掌等效为飞轮模型的无质量长杆，机器人的其它部位等效为飞轮模型的飞轮，这一飞轮模型相比于现有技术中的各种模型能够更加符合机器人在单足支撑期的实际情况，基于这一飞轮模型对支撑足脚掌的姿态进行控制，可以取得更好的平衡效果，避免出现机器人倾覆的现象。

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人平衡控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。

背景技术

相对于轮式和履带机器人，双足机器人的一个很大的优势就是能够适应人类的生活环境，比如在不平整的地面上行走，上下楼梯等。现有技术中通过各种平衡控制算法，已经能够在双足机器人的双足支撑期较好地保持其平衡，但是在单足支撑期时，由于仅有单足与地面接触，较难保持平衡，极易产生机器人倾覆的现象。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人平衡控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决现有的机器人平衡控制方法在单足支撑期难以保持机器人的平衡，极易产生倾覆的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种机器人平衡控制方法，可以包括：

将机器人的支撑足脚掌等效为飞轮模型的无质量长杆，将所述机器人的其它部位等效为所述飞轮模型的飞轮；

基于所述飞轮模型对所述支撑足脚掌的姿态进行控制。

进一步地，所述基于所述飞轮模型对所述支撑足脚掌的姿态进行控制，可以包括：

确定所述支撑足脚掌在世界坐标系下的第一旋转矩阵；

根据所述第一旋转矩阵计算所述支撑足脚掌在所述世界坐标系下的第一姿态角；

根据所述第一姿态角控制所述机器人对所述支撑足脚掌施加扭力。

进一步地，所述确定机器人的支撑足脚掌在世界坐标系下的第一旋转矩阵，可以包括：

获取所述机器人的躯干在所述世界坐标系下的第二姿态角；

根据所述第二姿态角计算所述机器人的躯干在所述世界坐标系下的第二旋转矩阵；

根据正向运动学确定所述机器人的支撑足脚掌相对于躯干的第三旋转矩阵；

根据所述第二旋转矩阵和所述第三旋转矩阵计算所述第一旋转矩阵。

进一步地，所述根据所述第二姿态角计算所述机器人的躯干在所述世界坐标系下的第二旋转矩阵，可以包括：

分别计算与所述第二姿态角中的横滚角、俯仰角、偏航角对应的横滚角旋转矩阵、俯仰角旋转矩阵、偏航角旋转矩阵；

根据所述横滚角旋转矩阵、所述俯仰角旋转和所述偏航角旋转矩阵计算所述第二旋转矩阵。

进一步地，所述根据所述第二旋转矩阵和所述第三旋转矩阵计算所述第一旋转矩阵，可以包括：

根据下式计算所述第一旋转矩阵：

Rfoot2world＝Rbody2world×Rfoot2body

其中，Rbody2world为所述第二旋转矩阵，Rfoot2body为所述第三旋转矩阵，Rfoot2world为所述第一旋转矩阵。

进一步地，所述根据所述第一旋转矩阵计算所述支撑足脚掌在所述世界坐标系下的第一姿态角，可以包括：

根据下式计算所述第一姿态角：