[發(fā)明專利]步態(tài)軌跡規(guī)劃方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及機(jī)器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110324996.1
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113110423A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭宜劼;趙明國;熊友軍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 劉永康

本申請屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種步態(tài)軌跡規(guī)劃方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及機(jī)器人。所述方法包括：獲取機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫；所述標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫中包括若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡，且每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡均對應(yīng)于一種預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)行進(jìn)速度；確定機(jī)器人的當(dāng)前行進(jìn)速度；根據(jù)所述當(dāng)前行進(jìn)速度在所述標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡中進(jìn)行插值計(jì)算，得到與所述當(dāng)前行進(jìn)速度對應(yīng)的目標(biāo)步態(tài)軌跡。通過本申請，僅通過對標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡的插值計(jì)算即可得到與當(dāng)前行進(jìn)速度對應(yīng)的目標(biāo)步態(tài)軌跡，有效保證了步態(tài)軌跡規(guī)劃的高實(shí)時(shí)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種步態(tài)軌跡規(guī)劃方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及機(jī)器人。

背景技術(shù)

仿人機(jī)器人是具有多自由度的復(fù)雜系統(tǒng)，目前在對仿人機(jī)器人進(jìn)行步態(tài)軌跡規(guī)劃時(shí)，可以使用機(jī)器人的全動(dòng)力學(xué)模型結(jié)合模型預(yù)測控制等優(yōu)化方法，綜合考慮機(jī)器人的多自由度、約束等進(jìn)行步態(tài)軌跡規(guī)劃，理論上來說，這是步態(tài)軌跡規(guī)劃非常完美的解決方案，既可以考慮機(jī)器人的所有動(dòng)力學(xué)，又可針對未來信息實(shí)時(shí)進(jìn)行反饋和重規(guī)劃。但由于這種方法產(chǎn)生的優(yōu)化問題往往高度非線性且不能保證凸性，實(shí)時(shí)計(jì)算時(shí)不一定能夠找到可行解，目前計(jì)算機(jī)算力雖有很快的發(fā)展，但仍不能滿足這類方法的高實(shí)時(shí)性需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請實(shí)施例提供了一種步態(tài)軌跡規(guī)劃方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及機(jī)器人，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法進(jìn)行高實(shí)時(shí)性的步態(tài)軌跡規(guī)劃的問題。

本申請實(shí)施例的第一方面提供了一種步態(tài)軌跡規(guī)劃方法，可以包括：

獲取機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫；所述標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫中包括若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡，且每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡均對應(yīng)于一種預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)行進(jìn)速度；

確定機(jī)器人的當(dāng)前行進(jìn)速度；

根據(jù)所述當(dāng)前行進(jìn)速度在所述標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡中進(jìn)行插值計(jì)算，得到與所述當(dāng)前行進(jìn)速度對應(yīng)的目標(biāo)步態(tài)軌跡。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述當(dāng)前行進(jìn)速度在所述標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡中進(jìn)行插值計(jì)算，得到與所述當(dāng)前行進(jìn)速度對應(yīng)的目標(biāo)步態(tài)軌跡，可以包括：

根據(jù)下式在所述標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡中進(jìn)行插值計(jì)算：

其中，n為標(biāo)準(zhǔn)行進(jìn)速度的序號，1≤n≤N，N為標(biāo)準(zhǔn)行進(jìn)速度的數(shù)目，v_n為第n種標(biāo)準(zhǔn)行進(jìn)速度，且v_n≤v_n+1，為所述標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡庫中與v_n對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)軌跡，為所述當(dāng)前行進(jìn)速度，gait(t)為與所述當(dāng)前行進(jìn)速度對應(yīng)的目標(biāo)步態(tài)軌跡。

進(jìn)一步地，在得到與所述當(dāng)前行進(jìn)速度對應(yīng)的目標(biāo)步態(tài)軌跡之后，所述步態(tài)軌跡規(guī)劃方法還可以包括：

確定機(jī)器人的當(dāng)前步態(tài)軌跡；

根據(jù)所述當(dāng)前步態(tài)軌跡和所述目標(biāo)步態(tài)軌跡進(jìn)行軌跡擬合，得到從所述當(dāng)前步態(tài)軌跡平滑過渡至所述目標(biāo)步態(tài)軌跡的擬合步態(tài)軌跡。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述當(dāng)前步態(tài)軌跡和所述目標(biāo)步態(tài)軌跡進(jìn)行軌跡擬合，可以包括：

構(gòu)建與所述擬合步態(tài)軌跡對應(yīng)的系數(shù)待定的擬合軌跡表達(dá)式；

根據(jù)所述當(dāng)前步態(tài)軌跡和所述目標(biāo)步態(tài)軌跡確定所述擬合軌跡表達(dá)式的邊界約束條件；

在預(yù)設(shè)的軌跡擬合時(shí)段內(nèi)選取若干個(gè)指定時(shí)間點(diǎn)，并計(jì)算所述目標(biāo)步態(tài)軌跡在各個(gè)指定時(shí)間點(diǎn)的取值；

根據(jù)所述目標(biāo)步態(tài)軌跡在各個(gè)指定時(shí)間點(diǎn)的取值構(gòu)建與所述擬合軌跡表達(dá)式對應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)；

根據(jù)所述優(yōu)化目標(biāo)和所述邊界約束條件確定所述擬合軌跡表達(dá)式的各個(gè)待定系數(shù)，以得到所述擬合步態(tài)軌跡。