[發明專利]平衡控制方法、裝置、仿人機器人及可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202010781984.7
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111872941B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 謝巖;趙明國;熊友軍
• 申請（專利權）人: 深圳市優必選科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張磊

1.一種平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取仿人機器人當前的各關節角速度和各關節角位移，以及該仿人機器人當前在足底、質心和腰部處的運動數據；

根據該仿人機器人在足底、質心及腰部處的運動數據，獲取足底與質心各自趨向于當前平衡期望軌跡的期望加速度，以及腰部趨向于當前平衡期望軌跡的期望角加速度；

基于各關節角速度、腰部的期望角加速度以及足底與質心各自的期望加速度，計算該仿人機器人在符合當前平衡期望軌跡下同時滿足足底控制需求、質心控制需求及腰部控制需求的各關節期望角加速度；

基于各關節角位移按照得到的各關節期望角加速度控制該仿人機器人的各真實關節運行，使該仿人機器人按照當前平衡期望軌跡保持平衡。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述平衡期望軌跡包括足底與質心兩項平衡控制部位對應的預設平衡軌跡，其中所述預設平衡軌跡包括對應平衡控制部位的參考加速度、參考位姿及參考速度，所述足底的運動數據包括足底的運動速度及運動位姿，所述質心的運動數據包括質心的運動位姿及運動速度，則根據該仿人機器人在足底與質心處的運動數據，獲取足底與質心各自趨向于當前平衡期望軌跡的期望加速度的步驟，包括：

針對足底與質心中的每項平衡控制部位，將該平衡控制部位的參考位姿與運動位姿進行減法運算，并將該平衡控制部位的參考速度與運動速度進行減法運算，得到對應的位姿差異值及速度差異值；

在得到的位姿差異值與速度差異值中選取與該平衡控制部位所對應的預設控制函數匹配的差異參數；

將該平衡控制部位的參考加速度與選取的差異參數值代入對應的預設控制函數進行參數計算，得到該平衡控制部位的期望加速度。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述平衡期望軌跡還包括腰部的預設平衡軌跡，所述腰部的預設平衡軌跡包括腰部的參考角加速度、參考姿態角及參考角速度，所述腰部的運動數據包括腰部的運動姿態角及運動角速度，則根據該仿人機器人在腰部處的運動數據，獲取腰部趨向于當前平衡期望軌跡的期望角加速度的步驟，包括：

將腰部的參考姿態角與運動姿態角進行減法運算，并將腰部的參考角速度與運動角速度進行減法運算，得到對應的姿態角差異值及角速度差異值；

在姿態角差異值及角速度差異值中選取與腰部所對應的預設控制函數匹配的差異角參數；

將腰部的參考角加速度與選取的差異角參數代入對應的預設控制函數中進行計算，得到腰部的期望角加速度。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于各關節角速度、腰部的期望角加速度以及足底與質心各自的期望加速度，計算該仿人機器人在符合當前平衡期望軌跡下同時滿足足底控制需求、質心控制需求及腰部控制需求的各關節期望角加速度的步驟，包括：

根據各關節角速度及足底的運動速度，計算作用于足底的第一零空間矩陣；

根據各關節角速度、第一零空間矩陣以及質心的運動速度，計算同時作用于足底及質心的第二零空間矩陣；

根據各關節角速度、第一零空間矩陣、第二零空間矩陣、腰部的期望角加速度以及足底與質心各自的期望加速度，計算該仿人機器人在符合當前平衡期望軌跡下同時滿足第一零空間矩陣所對應的零空間及第二零空間矩陣所對應的零空間的各關節角加速度，得到對應的各關節期望角加速度。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據各關節角速度及足底的運動速度，計算作用于足底的第一零空間矩陣的步驟，包括：

計算足底的運動速度與各關節角速度之間的第一關系映射矩陣；

對第一關系映射矩陣進行矩陣偽逆運算，得到對應的第一偽逆矩陣；

對單位矩陣與經第一關系映射矩陣和第一偽逆矩陣相乘得到的矩陣進行矩陣減法運算，得到對應的第一零空間矩陣。