[发明专利]机器人的有限状态机的建立方法、有限状态机和机器人

说明书

本发明涉及机器人的有限状态机的建立方法、有限状态机和机器人，该建立方法包括：将每种机器人状态分别划分为规划进入阶段、实际进入阶段、状态持续阶段以及状态结束与跳转阶段；其中，加速相和减速相各自的规划进入阶段与对应的实际进入阶段分别相重合；对机器人在加速相、腾空相和减速相中各个不同阶段之间进行的状态切换进行检测，得到对应的状态检测结果；根据状态检测结果，更新机器人对应的状态信息；根据更新后的状态信息，控制机器人在加速相、腾空相和减速相中各个不同的阶段进行切换以控制机器人进行连续跳跃。上述机器人的有限状态机的建立方法，大大提高了机器人连续跳跃的稳定性。

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种机器人的有限状态机的建立方法、有限状态机和机器人。

背景技术

在机器人的行走理论中，主要是通过控制零力矩点的位置，产生机器人水平方向的质心运动轨迹，同时保证机器人运动中的平衡问题。由于腾空状态中，机器人与地面没有力作用，机器人处于自由落体状态，着地时的运动模型和动力学方程完全不适用，上述方法不适用于机器人的连续跳跃和奔跑。因此，在处理机器人跳跃和奔跑运动控制时，急需建立一种判定机器人所处状态的方法或模型，以决定机器人所处的状态，从而确定该时刻下机器人执行的行为。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种机器人的有限状态机的建立方法、有限状态机和机器人，能够通过将连续跳跃模型中每种机器人状态划分为规划进入阶段、实际进入阶段、状态持续阶段以及状态结束与跳转阶段，进而建立有限状态机，能够在机器人跳跃过程中实时获取下一时刻机器人的更新状态信息，进而输出机器人各关节的运动控制指令，使机器人根据上述运动指令在加速相、腾空相和减速相中各个不同阶段之间进行状态切换，最终实现机器人的可变高度跳跃、可变腾空时间跳跃、可变跳跃轨迹跳跃以及连续跳跃，大大提高了机器人连续跳跃的稳定性。

一种机器人的有限状态机的建立方法，应用于机器人的连续跳跃模型，连续跳跃模型中机器人状态包括加速相、腾空相和减速相，建立方法包括：

将每种机器人状态分别划分为规划进入阶段、实际进入阶段、状态持续阶段以及状态结束与跳转阶段；其中，加速相和减速相各自的规划进入阶段与对应的实际进入阶段分别相重合；

对机器人在加速相、腾空相和减速相中各个不同阶段之间进行的状态切换进行检测，得到对应的状态检测结果；

根据状态检测结果，更新机器人对应的状态信息；

根据更新后的状态信息，控制机器人在加速相、腾空相和减速相中各个不同的阶段进行切换以控制机器人进行连续跳跃。

在一个实施例中，对机器人在加速相、腾空相和减速相之间进行的循环状态切换进行检测，得到对应的状态检测结果的步骤包括：

计算机器人的质心竖直方向速度并获取对应的速度方向和速度变化方向，判断质心竖直方向速度的大小是否大于预设速度阈值；

当质心竖直方向速度大于预设速度阈值且速度方向和对应的速度变化方向向上时，判断机器人处于加速相中的状态持续阶段；

根据质心加速度规划轨迹获取机器人从加速相进入腾空相的规划切换时刻并判断规划切换时刻是否到来，当规划切换时刻到来时，判断机器人进入加速相的状态结束与跳转阶段，并在下一控制周期进入腾空相的规划进入阶段；

计算机器人足底与地面之间的竖直方向作用力并获取对应的作用力变化方向，判断竖直方向作用力是否小于或等于第一预设作用力阈值；

当作用力变化方向为逐渐变小且竖直方向作用力小于或等于第一预设作用力阈值时，判断机器人进入腾空相的实际进入阶段，并在下一控制周期处于腾空相中的状态持续阶段；

当所述竖直方向作用力小于或等于所述第一预设作用力阈值且保持不变时时，判断所述机器人处于所述腾空相中的状态持续阶段；