[發(fā)明專利]輪腿式機器人的控制方法、裝置、設備及可讀存儲介質

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110604984.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113753150A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 王帥;王海濤;姜鑫洋;徐佳鋒;張東勝;陳科;張競帆;來杰;鄭宇
• 申請（專利權）人: 騰訊科技（深圳）有限公司
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028;G05B19/042
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 張所明

1.一種輪腿式機器人的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取所述輪腿式機器人的當前運動狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述運動狀態(tài)數(shù)據(jù)用于表示所述輪腿式機器人的運動特征；

將所述當前運動狀態(tài)數(shù)據(jù)輸入非線性控制器，得到所述輪腿式機器人的目標機器人關節(jié)的目標關節(jié)角加速度參考值；

將所述目標關節(jié)角加速度參考值輸入全身動力學控制器，輸出用于控制所述輪腿式機器人執(zhí)行控制任務的關節(jié)力矩。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述非線性控制器是通過如下步驟得到的：

確定所述輪腿式機器人的原始能量關系，所述原始能量關系中包括原始勢能，所述原始勢能存在非穩(wěn)態(tài)特性；

確定所述輪腿式機器人的變式能量關系，所述變式能量關系中包括變式勢能，所述變式勢能存在穩(wěn)態(tài)特性，且當所述輪腿式機器人處于所述目標平衡狀態(tài)時，所述變式勢能取值最小；

以所述原始能量關系變化為所述變式能量關系為目標，確定所述非線性控制器。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述當前運動狀態(tài)數(shù)據(jù)輸入非線性控制器，得到所述輪腿式機器人的目標機器人關節(jié)的目標關節(jié)角加速度參考值，包括：

將所述當前運動狀態(tài)數(shù)據(jù)代入如下公式所示的非線性控制器，計算得到所述輪腿式機器人的目標機器人關節(jié)的目標關節(jié)角加速度參考值；

v＝A₁(θ)p(x-x^*)+p^TA₂(θ)p+A₃(θ)-k_vA₄(θ)p；

v表示所述目標機器人關節(jié)的目標關節(jié)角加速度參考值，x表示所述輪腿式機器人的輪腿部的旋轉距離，表示所述輪腿式機器人的輪腿部的旋轉線速度，x^*表示在所述目標平衡狀態(tài)下的所述輪腿部的平衡點；θ表示所述輪腿式機器人的傾角，表示所述輪腿式機器人的傾角速度，k_v為阻尼注入過程中的自由參數(shù)，A₁、A₂、A₃和A₄為預先設置的參數(shù)計算表達式。

4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述當前運動狀態(tài)數(shù)據(jù)輸入非線性控制器，得到所述輪腿式機器人的目標機器人關節(jié)的目標關節(jié)角加速度參考值，包括：

將所述當前運動狀態(tài)數(shù)據(jù)代入如下公式所示的非線性控制器，計算得到所述輪腿式機器人的目標機器人關節(jié)的目標關節(jié)角加速度參考值；

ν表示所述目標機器人關節(jié)的目標關節(jié)角加速度參考值，表示所述輪腿式機器人的輪腿部的旋轉線速度，表示所述輪腿式機器人在所述目標平衡狀態(tài)下的所述輪腿部的旋轉加速度，θ表示所述輪腿式機器人的傾角，表示所述輪腿式機器人的傾角速度，k_v為阻尼注入過程中的自由參數(shù)，A₂、A₃和A₄為預先設置的參數(shù)計算表達式。

5.根據(jù)權利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述控制任務包括自平衡任務；

所述將所述目標關節(jié)角加速度參考值輸入全身動力學控制器，輸出用于控制所述輪腿式機器人執(zhí)行控制任務的關節(jié)力矩，包括：

在滿足約束條件的前提下，通過所述全身動力學控制器以所述目標關節(jié)角加速度參考值為控制目標進行二次優(yōu)化問題的求解，得到用于控制所述輪腿式機器人執(zhí)行所述自平衡任務的關節(jié)力矩。