[发明专利]双足机器人步态控制方法、装置和计算机设备

说明书

本申请提供了一种双足机器人步态控制方法、装置和计算机设备，控制系统使用基于双足机器人的质心状态（即质心侧向速度和质心侧向位置）构建不同阶段的虚约束的相变量，并通过该相变量构建表征双足机器人的摆动腿在不同阶段的运动轨迹的计算式，从而通过关节逆解的方式得到双足机器人的双足的各个关节与运动轨迹对应的关节角度，实现对机器人的步态控制。同时，由于使用基于质心状态的相变量代替时间对机器人的运动轨迹进行规划，使得机器人在受到扰动后不再继续跟随既定的运动轨迹，而是根据受到的扰动调整自身的步态，保证了双足机器人在做原地踏步运动时的稳定性。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种双足机器人步态控制方法、装置和计算机设备。

背景技术

虚约束指的是使用机器人的内部状态来代替时间以对机器人的受控关节进行轨迹规划，这个内部状态被称作相变量。在实际使用中，使用机器人的内部状态来代替时间以对机器人的受控关节进行轨迹规划，可以使机器人对干扰做出实时的反应，具有更强的鲁棒性。

但是，当双足机器人做原地踏步运动时，机器人的质心在两支撑腿中间来回摆动。在一个周期内，无法找到一个单调递增或递减的内部状态；因此，在这种情况下，相变量的构造非常艰难，而当相变量非单调变化时，将无法使用它来代替时间对受控关节进行轨迹规划。

发明内容

本申请的主要目的为提供一种双足机器人步态控制方法、装置和计算机设备，旨在解决现有双足机器人做原地踏步运动时无法通过虚约束对受控关节进行轨迹规划的弊端。

为实现上述目的，本申请提供了一种双足机器人步态控制方法，包括：

在所述双足机器人做原地踏步运动时，采集所述双足机器人的质心侧向速度和质心侧向位置，所述质心侧向速度为所述双足机器人的质心在左右摆动方向上的速度，所述质心侧向位置为所述双足机器人的质心在左右摆动方向上的位置；

根据所述质心侧向速度和所述质心侧向位置计算所述双足机器人的摆动腿在第一阶段和第二阶段分别对应的虚约束的相变量，所述第一阶段表征所述双足机器人的质心由离所述双足机器人的支撑腿最远的位置移动至最近的位置的阶段，所述第二阶段表征所述双足机器人的质心由离所述双足机器人的支撑腿最近的位置移动至最远的位置的阶段；

基于所述第一阶段和所述第二阶段分别对应的相变量构建所述双足机器人的运动轨迹计算式；

通过所述运动轨迹计算式进行关节逆解，得到所述双足机器人上各关节分别对应的弯曲角度，实现步态控制。

本申请还提供了一种双足机器人步态控制装置，包括：

采集模块，用于在所述双足机器人做原地踏步运动时，采集所述双足机器人的质心侧向速度和质心侧向位置，所述质心侧向速度为所述双足机器人的质心在左右摆动方向上的速度，所述质心侧向位置为所述双足机器人的质心在左右摆动方向上的位置；

计算模块，用于根据所述质心侧向速度和所述质心侧向位置计算所述双足机器人的摆动腿在第一阶段和第二阶段分别对应的虚约束的相变量，所述第一阶段表征所述双足机器人的质心由离所述双足机器人的支撑腿最远的位置移动至最近的位置的阶段，所述第二阶段表征所述双足机器人的质心由离所述双足机器人的支撑腿最近的位置移动至最远的位置的阶段；

构建模块，用于基于所述第一阶段和所述第二阶段分别对应的相变量构建所述双足机器人的运动轨迹计算式；

控制模块，用于通过所述运动轨迹计算式进行关节逆解，得到所述双足机器人上各关节分别对应的弯曲角度，实现步态控制。

本申请还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。