[發(fā)明專利]機(jī)器人及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110084612.3
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN112859902A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴家杰;楊開紅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州視源電子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李靜茹

本申請實(shí)施例公開了一種機(jī)器人及其控制方法，屬于機(jī)器人控制的技術(shù)領(lǐng)域。其中，該方法包括：獲取機(jī)器人所在平面與水平面之間的角度；獲取機(jī)器人在平面上的方向向量，其中，方向向量用于表征機(jī)器人在平面上的運(yùn)動(dòng)方向；基于方向向量和平面的法向量，確定機(jī)器人在平面上的偏轉(zhuǎn)角；基于角度和偏轉(zhuǎn)角控制機(jī)器人的狀態(tài)參數(shù)，其中，狀態(tài)參數(shù)包括如下至少之一：機(jī)身在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的位置、機(jī)身的姿態(tài)。因此，本申請實(shí)施例可以解決相關(guān)技術(shù)中機(jī)器人無法在斜坡上保持平衡的同時(shí)保障機(jī)器人跨越障礙的能力的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機(jī)器人及其控制方法。

背景技術(shù)

斜坡地形是自然環(huán)境中最為常見的地形之一，四足機(jī)器人在斜坡上運(yùn)行時(shí)，穩(wěn)定性的控制比在平地上更加困難，一是四足機(jī)器人的足端容易打滑，二是機(jī)器人容易翻到，這就造成機(jī)器人在斜坡上的穩(wěn)定性大幅降低。

如圖1所示，機(jī)器人可以采用機(jī)身水平方案保持機(jī)身在斜坡上可以保持平衡，但是，由于機(jī)身在斜坡上處于水平時(shí)，機(jī)器人的前后腿擺腿高度不同，若遇到坡度較大的斜坡時(shí)，會(huì)存在一側(cè)腿可允許的最大擺腿高度變小，那么對于跨越障礙物來說則是十分不利的，即，機(jī)身水平方案雖然可以使機(jī)器人在斜坡上保持平衡，但是無法保證機(jī)器人在斜坡上跨越障礙的能力。

如圖2所示，機(jī)器人可以采用機(jī)身跟隨方案來保證機(jī)器人在斜坡上跨越障礙的能力，雖然在機(jī)身跟隨方案中機(jī)器人的前后擺腿高度一致，但是，機(jī)器人此時(shí)哪怕是靜止站立在斜坡上，也無法保持機(jī)器人能平衡穩(wěn)定的站立在斜坡上，甚至當(dāng)斜坡的坡度較大時(shí)，機(jī)器人會(huì)存在顛覆的風(fēng)險(xiǎn)。

由上可知，在現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人在斜坡上保持平衡的同時(shí)無法保證機(jī)器人跨越障礙的能力，機(jī)器人在斜坡上具有跨越障礙的能力的情況下，無法保證機(jī)器人的穩(wěn)定。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)器人及其控制方法，以至少解決相關(guān)技術(shù)中機(jī)器人無法在斜坡上保持平衡的同時(shí)保障機(jī)器人跨越障礙的能力的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種機(jī)器人的控制方法，包括：獲取機(jī)器人所在平面與水平面之間的角度；獲取機(jī)器人在平面上的方向向量，其中，方向向量用于表征機(jī)器人在平面上的運(yùn)動(dòng)方向；基于方向向量和平面的法向量，確定機(jī)器人在平面上的偏轉(zhuǎn)角；基于角度和偏轉(zhuǎn)角控制機(jī)器人的狀態(tài)參數(shù)，其中，狀態(tài)參數(shù)包括如下至少之一：機(jī)身在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的位置、機(jī)身的姿態(tài)。

可選地，基于角度和偏轉(zhuǎn)角控制機(jī)器人的狀態(tài)參數(shù)，包括：獲取角度與偏轉(zhuǎn)角正弦值的乘積，得到第一旋轉(zhuǎn)角度，其中，第一旋轉(zhuǎn)角度為機(jī)器人的機(jī)身繞預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的第一坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度；獲取角度與偏轉(zhuǎn)角余弦值的乘積，得到第二旋轉(zhuǎn)角度，其中，第二旋轉(zhuǎn)角度為機(jī)器人的機(jī)身繞預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的第二坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度；基于第一旋轉(zhuǎn)角度和第二旋轉(zhuǎn)角度，控制機(jī)器人機(jī)身的姿態(tài)。

可選地，基于角度和偏轉(zhuǎn)角控制機(jī)器人的狀態(tài)參數(shù)，包括：獲取角度正弦值、偏轉(zhuǎn)角余弦值以及機(jī)身高度的乘積，得到第一位移，其中，第一位移為機(jī)器人的機(jī)身沿預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的第一坐標(biāo)軸移動(dòng)的位移；獲取角度正弦值、偏轉(zhuǎn)角余弦值以及機(jī)身高度的乘積的負(fù)值，得到第二位移，其中，第二位移為機(jī)器人的機(jī)身沿預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的第二坐標(biāo)軸移動(dòng)的位移；基于第一位移和第二位移，控制機(jī)器人機(jī)身在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的位置。

可選地，獲取機(jī)器人所在平面與水平面之間的角度，包括：獲取機(jī)器人的足端在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；基于位置坐標(biāo)，確定平面的法向量；基于法向量與水平面之間的夾角，得到平面與水平面之間的角度。

可選地，在基于位置坐標(biāo)，確定平面的法向量之前，該方法還包括：當(dāng)平面上機(jī)器人足端的數(shù)量為第一預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，確定平面的法向量為預(yù)先存儲(chǔ)的法向量；當(dāng)平面上機(jī)器人足端的數(shù)量為第二預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，基于位置坐標(biāo)確定平面的法向量；其中，第二預(yù)設(shè)數(shù)量大于第一預(yù)設(shè)數(shù)量。