[发明专利]平衡控制方法、装置、仿人机器人及可读存储介质

权利要求书

1.一种平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取仿人机器人当前的各关节角速度和各关节角位移，以及该仿人机器人当前在足底、质心和腰部处的运动数据；

根据该仿人机器人在足底、质心及腰部处的运动数据，获取足底与质心各自趋向于当前平衡期望轨迹的期望加速度，以及腰部趋向于当前平衡期望轨迹的期望角加速度；

基于各关节角速度、腰部的期望角加速度以及足底与质心各自的期望加速度，计算该仿人机器人在符合当前平衡期望轨迹下同时满足足底控制需求、质心控制需求及腰部控制需求的各关节期望角加速度；

基于各关节角位移按照得到的各关节期望角加速度控制该仿人机器人的各真实关节运行，使该仿人机器人按照当前平衡期望轨迹保持平衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平衡期望轨迹包括足底与质心两项平衡控制部位对应的预设平衡轨迹，其中所述预设平衡轨迹包括对应平衡控制部位的参考加速度、参考位姿及参考速度，所述足底的运动数据包括足底的运动速度及运动位姿，所述质心的运动数据包括质心的运动位姿及运动速度，则根据该仿人机器人在足底与质心处的运动数据，获取足底与质心各自趋向于当前平衡期望轨迹的期望加速度的步骤，包括：

针对足底与质心中的每项平衡控制部位，将该平衡控制部位的参考位姿与运动位姿进行减法运算，并将该平衡控制部位的参考速度与运动速度进行减法运算，得到对应的位姿差异值及速度差异值；

在得到的位姿差异值与速度差异值中选取与该平衡控制部位所对应的预设控制函数匹配的差异参数；

将该平衡控制部位的参考加速度与选取的差异参数值代入对应的预设控制函数进行参数计算，得到该平衡控制部位的期望加速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述平衡期望轨迹还包括腰部的预设平衡轨迹，所述腰部的预设平衡轨迹包括腰部的参考角加速度、参考姿态角及参考角速度，所述腰部的运动数据包括腰部的运动姿态角及运动角速度，则根据该仿人机器人在腰部处的运动数据，获取腰部趋向于当前平衡期望轨迹的期望角加速度的步骤，包括：

将腰部的参考姿态角与运动姿态角进行减法运算，并将腰部的参考角速度与运动角速度进行减法运算，得到对应的姿态角差异值及角速度差异值；

在姿态角差异值及角速度差异值中选取与腰部所对应的预设控制函数匹配的差异角参数；

将腰部的参考角加速度与选取的差异角参数代入对应的预设控制函数中进行计算，得到腰部的期望角加速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于各关节角速度、腰部的期望角加速度以及足底与质心各自的期望加速度，计算该仿人机器人在符合当前平衡期望轨迹下同时满足足底控制需求、质心控制需求及腰部控制需求的各关节期望角加速度的步骤，包括：

根据各关节角速度及足底的运动速度，计算作用于足底的第一零空间矩阵；

根据各关节角速度、第一零空间矩阵以及质心的运动速度，计算同时作用于足底及质心的第二零空间矩阵；

根据各关节角速度、第一零空间矩阵、第二零空间矩阵、腰部的期望角加速度以及足底与质心各自的期望加速度，计算该仿人机器人在符合当前平衡期望轨迹下同时满足第一零空间矩阵所对应的零空间及第二零空间矩阵所对应的零空间的各关节角加速度，得到对应的各关节期望角加速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各关节角速度及足底的运动速度，计算作用于足底的第一零空间矩阵的步骤，包括：

计算足底的运动速度与各关节角速度之间的第一关系映射矩阵；

对第一关系映射矩阵进行矩阵伪逆运算，得到对应的第一伪逆矩阵；

对单位矩阵与经第一关系映射矩阵和第一伪逆矩阵相乘得到的矩阵进行矩阵减法运算，得到对应的第一零空间矩阵。