[发明专利]多主体控制器和机器人

权利要求书

1.一种方法(300)，包括：

在机器人(100)的数据处理硬件(142)处接收转向命令(212)，以在机器人(100)周围的环境(10)内执行给定任务，该机器人(100)包括：

主体(110)，其具有第一端部(112)、第二端部(114)和多个关节(J)；

臂(150)，其在多个关节(J)中的第一关节(J,J₁)处联接到主体(110)，臂(150)包括配置为抓取物体的末端执行器(160)；

具有第一和第二端(122、124)的至少一个腿(120)，第一端(122)在多个关节(J)中的第二关节(J,J₂)处联接到主体(110)；以及

驱动轮(130)，其可旋转地联接到至少一个腿(120)的第二端(124)；

基于接收的转向命令(212)，由数据处理硬件(142)产生机器人(100)的驱动轮(130)的轮扭矩(τ_W)和机器人(100)的驱动轮(130)处的轮轴力(F_A)，产生轮扭矩(τ_W)和轮轴力(F_A)以执行给定任务；

在数据处理硬件(142)处接收用于机器人(100)的运动约束(240)；

在数据处理硬件(142)处接收用于机器人(100)的臂(150)的末端执行器(160)的一个或多个操纵输入(230)，该一个或多个操纵输入(230)配置为操纵机器人(100)的臂(150)以执行给定任务；

对于多个关节(J)中的每个关节，由数据处理硬件(142)产生配置为控制机器人(100)执行给定任务的相应关节扭矩(τ_J)，基于一个或多个操纵输入(230)、轮扭矩(τ_W)和轮轴力(F_A)，关节扭矩(τ_J)满足运动约束(240)；以及

由数据处理硬件(142)控制机器人(100)使用为多个关节(J)产生的关节扭矩(J)来执行给定任务。

2.根据权利要求1所述的方法(300)，其中，为所述多个关节(J)中的每个产生相应关节扭矩(τ_J)包括使用关节扭矩算法(222)来实现机器人(100)的平衡目标和基于给定任务来实现移动机器人(100)的臂(150)的操纵目标，关节扭矩算法(222)包括基于接收的运动约束(240)的二次函数。

3.根据权利要求2所述的方法(300)，其中，当在使用关节扭矩算法(222)来实现平衡目标和实现操纵目标时所述平衡目标或操纵目标不确定时，关节扭矩算法(222)将默认扭矩(τ_d)施加到多个关节(J)中的相应关节(J)以控制机器人(100)执行给定任务，而不损害平衡目标和操纵目标。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的方法(300)，其中，使用关节扭矩算法(222)来实现平衡目标和实现操纵目标包括：

将第一权重(w₁)应用于平衡目标；以及

将第二权重(w₂)应用于操纵目标，第一权重(w₁)和第二权重(w₂)指示给定任务的客观重要性。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法(300)，其中，所述运动约束(240)包括以下中的至少一个：

所述多个关节(J)中的每个的运动范围限制(242)；

所述多个关节(J)中的每个的扭矩限制(244)；或者

碰撞限制(246)，其配置为避免机器人(100)的一部分的碰撞。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法(300)，其中，所述至少一个腿(120)的第一端(122)联接到所述主体(110)的第二端部(114)。