[发明专利]一种足式机器人足端轨迹规划的方法、装置及足式机器人

说明书

本申请公开了一种足式机器人足端轨迹规划的方法、装置及足式机器人，用于使机器人能够平稳地上下台阶以及跨越障碍物，减少磕碰，提高机器人在上下台阶以及跨越障碍物过程中的稳定性。本申请方法包括：确定至少一条腿的足端在第一摆动相，从第一台阶抬起至落到第二台阶的摆动高度和摆动长度；若第二台阶的踏面比第一台阶的踏面高，则根据摆动高度和摆动长度确定足端对应的第一系列轨迹牵引点；根据第一系列轨迹牵引点生成第一足端轨迹控制足端落足于第二台阶；若第二台阶的踏面比第一台阶的踏面低，则根据摆动高度和摆动长度确定足端对应的第二系列轨迹牵引点；根据第二系列轨迹牵引点生成第二足端轨迹控制足端落足于第二台阶。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种足式机器人足端轨迹规划的方法、装置及足式机器人。

背景技术

随着计算机性能的提升，传感器科技的发展，机器人技术得到了持续的提高，人类生活中逐步出现了各种各样的机器人帮助人类完成特定工作。足式机器人(双足、四足和多足机器人)相较于传统的轮式机器人和履带式机器人，足式机器人最大的优势是其可通行区域的广泛性，在人类居住场所中能够上、下楼梯是足式机器人相对其他机器人无法比拟的优势，如何能够让足式机器人可靠、安全的上楼梯和下楼梯是足式机器人迫切要解决的问题。

现有技术中，足式机器人广泛使用一次贝塞尔曲线来进行机器人上、下楼梯时的轨迹规划，但由于其过于简单的曲线形态，很难应对爬楼梯过程中足端点在楼梯位置的随机性带来的跨越障碍，例如在机器人上、下楼梯过程中，如果起始点或落足点贴近楼梯边缘，将可能会发生腿部与楼梯的磕碰，进一步可能会导致机器人失稳摔倒。

发明内容

本申请提供了一种足式机器人足端轨迹规划的方法、装置及足式机器人，用于使机器人能够平稳地上下台阶以及跨越障碍物，减少磕碰，提高机器人在上下台阶以及跨越障碍物过程中的稳定性。

本申请第一方面提供了一种足式机器人足端轨迹规划的方法，包括：

确定至少一条腿的足端在第一摆动相，从第一台阶抬起至落到第二台阶的摆动高度和摆动长度，所述第一台阶为所述支撑腿的足端在第一支撑相时所在台阶，所述第一支撑相和所述第一摆动相在时间上连续，且所述第一支撑相早于所述第一摆动相；

若所述第二台阶的踏面比所述第一台阶的踏面高，则根据所述摆动高度和摆动长度确定所述足端对应的第一系列轨迹牵引点；

根据所述第一系列轨迹牵引点生成第一足端轨迹，并根据所述第一足端轨迹控制所述足端落足于所述第二台阶；

若所述第二台阶的踏面比所述第一台阶的踏面低，则根据所述摆动高度和摆动长度确定所述足端对应的第二系列轨迹牵引点；

根据所述第二系列轨迹牵引点生成第二足端轨迹，并根据所述第二足端轨迹控制所述足端落足于第二台阶。

可选的，所述第一系列轨迹牵引点包括：至少1个第一足端后收牵引点和至少1个第一足端前摆牵引点；

所述至少1个第一足端后收牵引点，用于在足端抬起过程中牵引足端后收，以防止足端在抬起过程中碰到所述第二台阶的踢面；

所述至少1个第一足端前摆牵引点，用于在足端抬起高度超过所述第二台阶的踏面高度后，牵引足端前摆并绕开所述第二台阶的边缘；

所述第二系列轨迹牵引点包括：至少1个第二足端前摆牵引点和至少1个第二足端后收牵引点；

所述至少1个第二足端前摆牵引点，用于在足端抬起过程中牵引足端前摆并绕开所述第一台阶的边缘；

所述至少1个第二足端后收牵引点，用于在足端下落过程中牵引足端后收，避免足端在下落过程中碰到所述第二台阶的边缘。