[發明專利]雙輪腿機器人及其控制方法、裝置、存儲介質

在審

• 申請號: 202310549477.4
• 申請日: 2023-05-16
• 公開（公告）號: CN116573075A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 張鵬;聶鑫;楊瑤
• 申請（專利權）人: 科大訊飛（蘇州）科技有限公司;同濟大學;上海市同濟醫院;安徽科大訊飛醫療信息技術有限公司
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王雨

1.一種機器人控制方法，其特征在于，應用于對雙輪腿機器人的控制過程，方法包括：

在接收到跳躍指令后，監控機器人實時所處的跳躍階段，所述跳躍階段包括地面階段和騰空階段；

在機器人處于地面階段的過程，采用預設的地面平衡控制器控制所述機器人的各關節的輸出力矩，以保持所述機器人在地面上的平衡；

在機器人處于騰空階段的過程，采用預設的騰空平衡控制器控制所述機器人的各個關節的輸出力矩，以保持所述機器人在空中的平衡。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面階段包括三個子階段，按照時序順序依次為：縮腿下蹲階段、伸腿上升階段和離地檢測階段；

則所述在機器人處于地面階段的過程，采用預設的地面平衡控制器控制所述機器人的各關節的輸出力矩，包括：

在接收到跳躍指令后，檢測機器人當前姿態是否符合預設的跳躍條件，若是，進入縮腿下蹲階段；

在縮腿下蹲階段：通過高度規劃器在第一設定時間內調整機器人高度至期望高度H₀，之后進入伸腿上升階段；

在伸腿上升階段：通過高度規劃器在第二設定時間內調整機器人高度至期望高度H₁，并在到達所述第二設定時間的結束時刻后進入離地檢測階段；

在離地檢測階段：檢測機器人高度是否達到設定合適起跳高度H_p，若否，判定所述跳躍指令終止，若是，判定可以離地并進入騰空階段；

其中，在所述地面階段采用所述地面平衡控制器控制所述機器人的各關節的輸出力矩。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，檢測機器人當前姿態是否符合預設的跳躍條件，包括：

獲取當前時刻機器人軀體部位的俯仰角及機器人的高度；

若所述俯仰角及所述高度各自均不超過預設跳躍閾值，則判定符合預設的跳躍條件，否則，判定不符合預設的跳躍條件。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述騰空階段包括三個子階段，按照時序順序依次為：騰空縮腿階段、下落伸腿階段、落地檢測階段；

則所述在機器人處于騰空階段的過程，采用預設的騰空平衡控制器控制所述機器人的各個關節的輸出力矩，包括：

在騰空縮腿階段：將采用的地面平衡控制器切換為騰空平衡控制器，通過高度規劃器在第三設定時間內調整機器人高度至期望高度H₂，之后進入下落伸腿階段；

在下落伸腿階段：通過高度規劃器在第四設定時間內調整機器人高度至期望高度H₃，并在到達所述第四設定時間的結束時刻后進入落地檢測階段；

在落地檢測階段：基于所述機器人的狀態數據，判斷是否滿足落地條件，若是，判定落地；

其中，在所述騰空階段采用所述騰空平衡控制器控制所述機器人的各關節的輸出力矩。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在騰空縮腿階段，通過高度規劃器在第三設定時間內調整機器人高度至期望高度H₂，包括：

在騰空縮腿階段，采用三次樣條插值函數對第三設定時長內機器人的縮腿高度進行規劃，并按照規劃調整機器人高度至期望高度H₂。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在下落伸腿階段，通過高度規劃器在第四設定時間內調整機器人高度至期望高度H₃，包括：

在下落伸腿階段，采用三次樣條插值函數對第四設定時長內機器人的伸腿高度進行規劃，并按照規劃調整機器人高度至期望高度H₃。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述機器人的狀態數據，判斷是否滿足落地條件，包括：

獲取機器人的軀干在垂直方向的加速度

獲取膝關節電機的輸入力矩T_k；

通過受力分析得到機器人驅動輪上受到的支持力F_N；

若滿足如下任意一個或多個條件，則判定滿足落地條件：

大于閾值

T_k大于閾值

F_N大于閾值