[發明專利]腳步接觸檢測

在審

• 申請號: 201980100358.2
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN114401887A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: E.懷特曼;A.克里賓
• 申請（專利權）人: 波士頓動力公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 蔡軍紅

一種腳步接觸檢測的方法(300)，包括：接收機器人(100)的擺動腿(120_SW)的關節動力學(134_JD)，其中擺動腿執行機器人步態的擺動階段。該方法還包括接收定義機器人姿態的估計的里程計(192)，并確定擺動腿上的意外扭矩是否對應于擺動腿上的沖擊(202)。當意外扭矩對應于沖擊時，該方法還包括基于里程計和關節動力學確定沖擊是否指示擺動腿在地面(12)上觸地。當沖擊不指示擺動腿觸地時，該方法包括基于機器人的里程計和擺動腿的關節動力學對沖擊的原因進行分類。

技術領域

本公開涉及腳步接觸檢測。

背景技術

機器人通常被定義為可重新編程和多功能的機械手，其被設計用于通過可變的編程運動來移動材料、零件、工具或專用設備以執行任務。機器人可以是物理錨定的機械手(例如，工業機械臂)、在整個環境中(例如，使用腿、輪子或基于牽引的機構)移動的移動機器人、或者機械手和移動機器人的某種組合。機器人用于各種行業，包括例如制造、運輸、危險環境、勘探和醫療保健。因此，機器人穿越具有障礙物或需要各種協調腿部運動方式的特征的環境的能力為這些行業提供了額外的好處。

發明內容

本公開一方面提供了一種用于腳步接觸檢測的方法。所述方法包括在機器人的數據處理硬件處接收機器人的擺動腿的關節動力學(joint dynamics)。擺動腿執行機器人的步態的擺動階段。所述方法還包括在數據處理硬件處接收里程計(odometry)，里程計定義機器人相對于世界參考系(world reference frame)的姿態的估計。所述方法還包括由數據處理硬件確定擺動腿上的意外扭矩是否對應于擺動腿上的沖擊。所述方法還包括當擺動腿上的意外扭矩對應于沖擊時，由數據處理硬件基于機器人的里程計和擺動腿的關節動力學確定沖擊是否指示擺動腿在機器人周圍的地面上觸地。所述方法包括當沖擊不指示擺動腿觸地時，由數據處理硬件基于機器人的里程計和擺動腿的關節動力學對沖擊的原因進行分類。

本公開的實現方式可以包括以下可選特征中的一個或多個。在一些實現方式中，所述方法包括由數據處理硬件基于沖擊的所分類的原因為機器人的擺動腿生成響應。當沖擊指示擺動腿觸地時，所述方法可包括由數據處理硬件將擺動腿的分類改變為站立腿。所述方法可包括當沖擊的原因被分類為絆倒時，提升擺動腿作為對相應沖擊的響應。

在一些示例中，對沖擊的原因進行分類包括：基于擺動腿的關節動力學確定機器人的擺動腿的擺動階段的完成百分比滿足擺動階段閾值，擺動階段閾值指示擺動腿處于擺動階段的早期。在該示例中，對沖擊的原因進行分類還包括將擺動腿上的沖擊的原因分類為抬離拖步(liftoff scuffing)。這里，擺動腿響應于將擺動腿上的沖擊的原因分類為抬離拖步而繼續執行步態的擺動階段。

在一些配置中，對沖擊的原因進行分類包括：基于擺動腿的關節動力學確定擺動腿的髖關節超過預定運動極限。這里，關節動力學包括髖關節相對于地面的外展-內收分量和髖關節相對于地面的屈曲-伸展分量，并且外展-內收分量包括作為屈曲-伸展分量的函數的預定運動極限。在該配置中，對沖擊的原因進行分類還包括將擺動腿上的沖擊的原因分類為擺動腿接觸機器人的主體。這里，擺動腿響應于將擺動腿上的沖擊的原因分類為擺動腿接觸機器人的主體而繼續執行步態的擺動階段。

在一些實現方式中，對沖擊的原因進行分類包括：確定擺動腿到對側腿的第一最近點和對側腿到擺動腿的第二最近點之間的矢量距離指示擺動腿與對側腿交叉。這里，對沖擊的原因進行分類還包括：確定擺動腿的遠端與對側腿的相應遠端交叉，確定擺動腿的第一膝關節與對側腿的第二膝關節交叉，將引起機器人的擺動腿的相應沖擊的狀態(condition)分類為擺動腿與機器人的對側腿交叉；以及移動擺動腿以與機器人的對側腿不交叉。

在一些示例中，對與相應沖擊對應的機器人的腿的狀態進行分類包括：確定擺動腿位于機器人的對側腿附近，確定與相應沖擊對應的扭矩由主要來自擺動腿的髖關節的橫向分量的關節動力學產生，將引起機器人的擺動腿的相應沖擊的狀態分類為未交叉的對側腿沖擊；以及移動擺動腿遠離機器人的矢狀面。