[发明专利]姿态控制方法、装置、双足机器人及可读存储介质

说明书

本申请提供一种姿态控制方法、装置、双足机器人及可读存储介质，涉及机器人控制领域。本申请在检测到双足机器人当前的上身姿态偏离预设期望轨迹时，确定该双足机器人当前的支撑足，及机器人上身相对于该支撑足的目标广义坐标，并根据该目标广义坐标对用于反映动力学前馈信息的姿态反馈线性控制器方程进行解耦，得到机器人上身在该支撑足的作用下的目标广义力俯仰分量及目标广义力滚转分量，而后确定与该支撑足对应的目标关节控制信号，并控制该支撑足所对应的机器人关节按照该目标关节控制信号运行，使上身姿态与预设期望轨迹保持一致，从而提高双足机器人的姿态控制响应速度及行走连贯性，无需双足机器人具有踝关节驱动能力。

技术领域

本申请涉及机器人控制领域，具体而言，涉及一种姿态控制方法、装置、双足机器人及可读存储介质。

背景技术

随着科学技术的不断发展，机器人技术因具有极大的研究价值及应用价值得到了各行各业的广泛重视，其中双足机器人便是现有机器人技术的一项重要研究分支。而对双足机器人而言，在双足机器人站立及行走过程中的上身姿态的控制问题，是制约双足机器人走向实用的关键问题。目前的上身姿态控制方案是在具有踝关节的双足机器人上将步态规划与上身控制分开处理的方式实现的，当双足机器人完成步态规划的基础上，通过机器人的踝关节采用重力补偿的方式进行姿态误差反馈控制，来调整双足机器人的上身姿态。这种上身姿态控制方案依赖于踝关节的驱动能力，在姿态控制过程中存在较长的控制滞后，极大地限制了双足机器人在行走过程中的上身姿态稳定及姿态跟踪性能。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种姿态控制方法、装置、双足机器人及可读存储介质，其具有极快的姿态控制响应速度，并不依赖机器人的踝关节驱动能力，可适用于带踝关节及不带踝关节的双足机器人，增强机器人在行走过程中保持姿态稳定及姿态跟踪的性能。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种姿态控制方法，应用于双足机器人，所述方法包括：

检测所述双足机器人当前的上身姿态是否偏离对应的预设期望轨迹；

当检测到所述上身姿态偏离所述预设期望轨迹时，确定所述双足机器人当前的支撑足，以及机器人上身相对于该支撑足的目标广义坐标；

根据所述目标广义坐标对姿态反馈线性化控制器方程进行解耦，得到所述机器人上身在该支撑足的作用下与所述预设期望轨迹对应的目标广义力俯仰分量及目标广义力滚转分量；

根据所述目标广义力俯仰分量、所述目标广义力滚转分量及所述支撑足当前的行走姿态，确定出与该支撑足对应的目标关节控制信号；

控制该支撑足所对应的机器人关节按照所述目标关节控制信号运行，使所述上身姿态与所述预设期望轨迹保持一致。

在可选的实施方式中，所述确定所述双足机器人当前的支撑足，以及机器人上身相对于该支撑足的目标广义坐标，包括：

对所述双足机器人的每个足部当前在竖直方向上受到的地面反力进行测量，并将地面反力不小于预设反力阈值的足部作为对应的支撑足；

确定所述支撑足在所述机器人上身所对应的随体球坐标系下的足端球坐标；

在以该支撑足为坐标原点的足部坐标系下对所述足端球坐标进行坐标反向转换，得到所述机器人上身相对于该支撑足的空间坐标；

对所述机器人上身当前相对于竖直方向的俯仰角及滚转角进行测量，并将测量得到的俯仰角、滚转角及所述空间坐标进行数据整合，得到所述机器人上身相对于该支撑足的目标广义坐标。

在可选的实施方式中，所述根据所述目标广义坐标对姿态反馈线性化控制器方程进行解耦，得到所述机器人上身在该支撑足的作用下与所述预设期望轨迹对应的目标广义力俯仰分量及目标广义力滚转分量，包括：