[发明专利]基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法及其应用，涉及机器人领域，其中基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法包括：获取空间三维点云中的楼梯几何参数；根据楼梯几何参数和目标机器人尺寸计算出目标机器人的预设参考速度；根据楼梯几何参数和预设参考速度计算出目标机器人的预设落脚位置；根据楼梯几何参数对目标机器人进行位姿矫正，实时计算目标机器人的目标姿态；根据预设参考速度、预设落脚位置和目标姿态规划出目标机器人的楼梯攀爬轨迹。上述基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法，能够自主规划最优攀爬轨迹，提高攀爬效率，极大地降低了计算量，可以适应真实环境下的各种楼梯。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及一种基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法及其应用。

背景技术

机器人是自动控制机器(Robot)的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械，机器人在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。例如四足机器人，得益于近几年硬件设计和运动控制器的快速发展，四足机器人在运动能力上取得了长足的进步，众多四足机器人已经产品化，许多四足机器人在不平整地形下已经展现出非凡的运动能力。

目前，楼梯常常作为不平整地形中的一种特殊情况进行研究。对于四足机器人在不平整地形中运动的研究中，大致可以分为无视觉感知和带视觉感知两种规划方案。无视觉感知的规划方案即“盲爬”，这种方案确实也可以偶然实现楼梯的攀爬，但其鲁棒性、可靠性和性能表现都十分有限；带视觉感知的规划方案中，往往需要外部指令的控制来完成楼梯攀爬，在楼梯环境中进行攀爬时通常出现同一台阶多次无效踏步的情况，攀爬动作不自然。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法，能够自主规划最优攀爬轨迹，提高攀爬效率，极大地降低了计算量，可以适应真实环境下的各种楼梯。

本发明实施例还提出一种楼梯攀爬规划装置。

本发明实施例还提出一种电子设备。

本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质。

根据本发明的第一方面实施例的基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法，包括：

获取空间三维点云中的楼梯几何参数；

根据所述楼梯几何参数和目标机器人尺寸计算出目标机器人的预设参考速度；

根据所述楼梯几何参数和所述预设参考速度计算出所述目标机器人的预设落脚位置；

根据所述楼梯几何参数对所述目标机器人进行位姿矫正，实时计算目标机器人的目标姿态；

根据所述预设参考速度、所述预设落脚位置和所述目标姿态规划出所述目标机器人的楼梯攀爬轨迹。

根据本发明第一方面实施例的基于视觉感知的四足机器人楼梯攀爬规划方法，至少具有如下有益效果：首先，获取空间三维点云中的楼梯几何参数，计算目标机器人的预设参考速度，然后根据楼梯几何参数和预设参考速度计算出目标机器人的预设落脚位置，再根据楼梯几何参数对目标机器人进行位姿矫正，得到目标姿态，最后根据预设参考速度、预设落脚位置和目标姿态规划出目标机器人的楼梯攀爬轨迹，能够自主规划最优攀爬轨迹，提高攀爬效率，极大地降低了计算量，可以适应真实环境下的各种楼梯。

根据本发明的一些实施例，所述根据所述预设参考速度、所述预设落脚位置和所述目标姿态规划出所述目标机器人的攀爬轨迹，包括：根据所述预设参考速度和所述预设落脚位置计算出目标控制变量；根据所述目标控制变量计算出所述目标机器人的关节力矩；根据所述关节力矩和所述目标姿态规划实现所述目标机器人的楼梯攀爬轨迹控制。