[发明专利]仿人机器人平衡控制方法、装置和仿人机器人

说明书

本申请实施例提供一种仿人机器人平衡控制方法、装置和仿人机器人，该方法包括：利用对应控制周期内反馈得到的机器人相关实际状态和规划的对应期望状态对不同分解任务模型进行求解，得到各个分解任务在对应控制周期的任务方程；基于各个任务方程对多任务误差优化函数进行最优求解，其中，多任务误差优化函数基于所有分解任务模型和权重构建且设有机器人在执行各个分解任务时需满足的约束条件；若在对应控制周期内求解出最优解，则根据最优解获得对应控制周期的关节控制指令，以控制对应关节执行任务。本申请的技术方案可以实现机器人在多任务执行的同时确保满足必要的约束，还综合考虑所有任务的误差以确保整体任务的执行，具有较高的鲁棒性等。

技术领域

本申请涉及仿人机器人技术领域，尤其涉及一种仿人机器人平衡控制方法、装置和仿人机器人。

背景技术

仿人机器人的平衡会直接影响到仿人机器人执行其他任务的能力，然而实际应用中，仿人机器人难免会受到来自外界环境的各种干扰，因此实现仿人机器人在干扰下的平衡控制显得尤为重要。

仿人机器人的传统平衡控制方法有两种，一种是使用简化模型，但这种做法会导致机器人自由度的浪费，往往无法同时执行多个任务；另一种是使用全身运动控制以实现多任务。目前广泛采用的是零空间投影方法来对执行的多个任务进行解耦，即低优先级任务要在高优先级任务的零空间内求解。然而在某些情况下，每次都以牺牲低优先级任务以保证高优先级任务的执行，往往会导致整体任务的失败等。

发明内容

本申请实施例提供一种仿人机器人平衡控制方法、装置和仿人机器人，可以实现机器人在多任务执行的同时确保满足必要的约束，还综合考虑所有任务的误差以确保整体任务的执行，提升控制系统的鲁棒性等。

本申请的实施例提供一种仿人机器人平衡控制方法，包括：

利用对应控制周期内反馈得到的仿人机器人相关实际状态和规划的对应期望状态对该仿人机器人的不同分解任务模型进行求解，得到各个分解任务在对应控制周期的任务方程；

基于各个所述分解任务的所述任务方程对多任务误差优化函数进行最优求解，其中，所述多任务误差优化函数基于所有所述分解任务模型和每个所述分解任务的分配权重构建得到且设有该仿人机器人在执行各个所述分解任务时需满足的约束条件；

若在对应控制周期内求解出最优解，则根据所述最优解获得所述对应控制周期的关节控制指令，并利用所述关节控制指令控制该仿人机器人的对应关节以执行相应所述分解任务。

在一些实施例中，该仿人机器人平衡控制方法还包括：

若在对应控制周期内求解失败，则利用上一控制周期的关节控制指令对该仿人机器的对应关节进行控制。

在一些实施例中，该仿人机器人包括四个分解任务，分别为足底位姿任务、线动量任务、躯干姿态任务和足底受力任务，每个分解任务构建有各自的分解任务模型；

其中，所述足底位姿任务的分解任务模型的预先构建，包括：

构建与该仿人机器人的足底位姿偏差和足底速度偏差有关的足底加速度控制律，所述足底加速度控制律用于求解足底加速度；其中，所述足底位姿偏差为规划的足底位姿与反馈得到的实际足底位姿之差，所述足底速度偏差为规划的足底速度与反馈得到的实际足底速度之差；

构建该仿人机器人的足底加速度与关节角加速度之间满足的第一运动学方程，所述足底位姿任务的分解任务模型通过对所述第一运动学方程进行预设形式描述得到，其中，所述预设形式中将所述关节角加速度和所述足底受力描述为待优化变量。

在一些实施例中，所述第一运动学方程为：