CN110328688A - 机器人平衡检测方法、装置、设备及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及机器人技术领域，公开了一种机器人平衡检测方法、装置、设备及机器人。其中，所述机器人平衡检测方法包括：获取所述机器人的运动轨迹，所述运动轨迹包括所述机器人的各关节转角；根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标；根据所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，计算所述机器人的质心坐标；通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡。通过上述方式，本发明实施例能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

Description

机器人平衡检测方法、装置、设备及机器人

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人平衡检测方法、装置、设备及机器人。

背景技术

随着科技发展，机器人已经逐步应用到了各个领域。仿生机器人是一种具有人的外部特征的智能机器人，多数具有头部、躯干以及手臂等。

目前，与其他机器人相比，仿生机器人的自由度较多，重心偏高，且在地面的支撑面积相对较小，使得仿生机器人在运动过程中容易摔倒。

发明内容

本发明实施例一个目的旨在提供一种机器人平衡方法、装置、设备及机器人，能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人平衡检测方法，包括：获取所述机器人的运动轨迹，所述运动轨迹包括所述机器人的各关节转角；根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标；根据所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，计算所述机器人的质心坐标；通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡。

在一种可选的方式中，所述根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，包括：将各所述关节转角代入所述预设运动模型，分别计算各所述连杆的变换矩阵值；根据各所述连杆的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

在一种可选的方式中，所述根据各所述连杆的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，包括：将各所述连杆的变换矩阵值连乘，求得各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值；根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

在一种可选的方式中，根据以下公式计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值：

其中，为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值，为与所述机器人的底座相连的第i个连杆的变换矩阵值，且i为大于或等于1的自然数。

在一种可选的方式中，根据以下公式计算各所连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标：

其中，⁰p_i为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，ⁱp为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于该连杆本身的质心坐标，且i为大于或等于1的自然数。

在一种可选的方式中，根据以下公式计算所述机器人的质心坐标：

其中，P为所述机器人的质心坐标，m_i为与所述机器人的底座相连的第i个连杆的质量，且i为大于或等于1的自然数。

在一种可选的方式中，所述方法还包括：建立所述预设运动模型。

在一种可选的方式中，所述建立所述预设运动模型，具体包括：根据D-H矩阵建立所述预设运动模型。

在一种可选的方式中，所述通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡，具体包括：若所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影在所述预设位置范围内，则确定所述机器人平衡；若所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影超出所述预设位置范围，则确定所述机器人不平衡。

在一种可选的方式中，所述预设位置范围为所述机器人的底座的支撑点组成的形状内。

在一种可选的方式中，所述方法还包括：若确定所述机器人平衡，则允许所述机器人执行下一动作。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种机器人平衡检测装置，包括：运动轨迹获取模块，用于获取所述机器人的运动轨迹，所述运动轨迹包括所述机器人的各关节转角；关节质心计算模块，用于根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标；机器人质心计算模块，用于根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，计算所述机器人的质心坐标；判断模块，用于通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种机器人平衡检测设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行根据如上所述的机器人平衡检测方法的步骤。

根据本发明实施例的另又一方面，提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行根据如上所述的机器人平衡检测方法的步骤。

根据本发明实施例的再一方面，提供了一种机器人，包括如上所述的机器人平衡检测装置。

本发明实施例通过获取机器人的各关节转角，根据各关节转角及预设运动模型，计算机器人的各连杆相对于底座的质心坐标，根据各连杆相对于底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标，通过判断机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断机器人是否平衡，从而能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种机器人离线平衡检测方法的流程示意图；

图2示出了步骤120的流程示意图；

图3示出了连杆参数定义示意图；

图4示出了步骤122的流程示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种机器人平衡检测方法所应用的机器人的结构示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种机器人平衡检测装置的结构示意图；

图7示出了本发明实施例提供的一种机器人平衡检测设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本发明实施例提供的一种机器人离线平衡检测方法的流程示意图。该方法应用于机器人，特别适用于仿生机器人。如图1所示，该方法包括：

步骤110、获取所述机器人的运动轨迹，所述运动轨迹包括所述机器人的各关节转角。

其中，机器人的运动是由机器人的控制器指挥的，在本实施例中，机器人的运动轨迹预先存储在机器人或者与机器人通信连接的云端中，控制器通过获取机器人的运动轨迹，从而根据机器人的运动轨迹控制机器人运动。例如，控制器控制机器人跳芭蕾舞，芭蕾舞的运动轨迹预先存储在与机器人通信连接的云端，则控制器从云端获取芭蕾舞的运动轨迹，并根据芭蕾舞的运动轨迹控制机器人跳芭蕾舞。

其中，机器人运动的姿态、位置等，是通过控制机器人的各关节的运动实现的。在本实施例中，运动轨迹包括机器人的各关节转角。其中，机器人的各个连杆的连接处为关节，关节转角是指各个关节的角位移，例如，在机器人的关节设置电机，采用电机驱动连杆，则通过电机的转动角度反映关节转角。

步骤120、根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

其中，预设运动模型是指预先设置的机器人的运动学模型。根据各关节转角和预设运动模型，能够计算机器人的各连杆相对于机器人的底座的质心坐标。机器人可以包括若干连杆，各连杆依次连接，并且其中一连杆与底座连接，例如，机器人包括底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆，底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆依序连接。

其中，在步骤120之前，该方法还包括：建立预设运动模型。建立预设运动模型具体包括：根据D-H矩阵建立预设运动模型。在本实施例中，根据D-H矩阵建立预设运动模型，具体实施方式可以为：获取机器人的各个连杆的连杆长度、连杆转角和连杆偏距，根据D-H矩阵建立变量为关节转角的预设运动模型。

其中，如图2所示，步骤120包括：

步骤121、将各所述关节转角代入所述预设运动模型，分别计算各所述连杆的变换矩阵值。

在获取机器人的各关节转角后，将各关节转角代入相应的预设运动模型，分别计算各连杆的变换矩阵值。具体地，根据以下公式计算各连杆的变换矩阵值：

其中，如图3所示，a_i-1为沿轴从移动到的距离，即连杆长度；α_i-1为沿轴从移动到的角度，即连杆转角；d_i为沿轴从移动到的距离，即连杆偏距；θ_i为沿轴从移动到的角度，即关节转角；并且，i为大于或等于1的自然数。

例如，当i为1时，为第1连杆的变换矩阵值，已知第1连杆的连杆长度、连杆转角、连杆偏距分别为a₀、α₀、d₁，获得关节转角θ₁＝30°，则

将θ₁＝30°代入，得计算矩阵得到第1连杆的变换矩阵值。

以此类推，假设机器人包括第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆，则将θ₁、θ₂、θ₃、θ₄代入，计算得到各个杆的变换矩阵值分别为

步骤122、根据各所述连杆的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

其中，如图4所示，步骤122包括：

步骤1221、将各所述连杆的变换矩阵值连乘，求得各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值；

步骤1222、根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

在步骤1221中，当计算得到各连杆的变换矩阵值后，将各连杆的变换矩阵值连乘，得到坐标系{i}相对于坐标系{0}的变换矩阵值，即各连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值。

具体地，根据以下公式计算各连杆相对于机器人的底座的变换矩阵值：其中，为与机器人的底座相连的第i个连杆相对于机器人的底座的变换矩阵值，为与机器人的底座相连的第i个连杆的变换矩阵值，且i为大于或等于1的自然数。

例如，假设机器人包括底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆，底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆依序连接，即第1连杆为与底座相连的第1个连杆，第2连杆为与底座相连的第2个连杆，第3连杆为与底座相连的第3个连杆，第4连杆为与底座相连的第4个连杆，对底座建立第{0}坐标系，对第1连杆建立第{1}坐标系，对第2连杆建立第{2}坐标系，对第3连杆建立第{3}坐标系，对第4连杆建立第{4}坐标系，则第1连杆相对坐标系{0}的变换矩阵值为第2连杆相对坐标系{0}的变换矩阵值为第3连杆相对坐标系{0}的变换矩阵值为第4连杆相对坐标系{0}的变换矩阵值为

在步骤1222中，由于各个连杆的质量和位置不同，各个连杆的质心也不同，但无论如何运动，各个连杆的质心相对其本身坐标系的坐标不变，则步骤1222具体实施方式可以为：获取各个连杆相对其本身坐标系的质心，根据各个连杆相对其本身坐标系的质心以及各个连杆的变换矩阵值，计算各个连杆相对于坐标系{0}的质心，即各个连杆相对于底座的质心坐标。

具体地，根据以下公式计算各连杆相对于机器人的底座的质心坐标：

其中，⁰p_i为与机器人的底座相连的第i个连杆相对于机器人的底座的质心坐标，ⁱp为与机器人的底座相连的第i个连杆相对于该连杆本身的质心坐标，且i为大于或等于1的自然数。

例如，假设机器人包括底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆，底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆依序连接，对底座建立第{0}坐标系，对第1连杆建立第{1}坐标系，对第2连杆建立第{2}坐标系，对第3连杆建立第{3}坐标系，对第4连杆建立第{4}坐标系，并已知第1连杆在第{1}坐标系的质心为¹p，第2连杆在第{2}坐标系的质心为²p，第3连杆在第{3}坐标系的质心为³p，第4连杆在第{4}坐标系的质心为⁴p，则第1连杆相对于底座的质心坐标为第2连杆相对于底座的质心坐标为第3连杆相对于底座的质心坐标为第4连杆相对于底座的质心坐标为

步骤130、根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，计算所述机器人的质心坐标。

其中，机器人的质心坐标为整个机器人的质心，并且是在坐标系{0}下的坐标。机器人的质心坐标与机器人的各个连杆的位置分布有关，随着各个连杆的位置的改变，机器人的质心坐标也会改变。在本实施例中，步骤130的具体实施方式为：获取各个连杆的质量，根据各个连杆的质量以及各个连杆相对于机器人的底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标。

具体地，根据以下公式计算机器人的质心坐标：

其中，P为机器人的质心坐标，m_i为与机器人的底座相连的第i个连杆的质量，且i为大于或等于1的自然数。

例如，假设机器人包括底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆，底座、第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆依序连接，第1连杆、第2连杆、第3连杆和第4连杆的质量分别为m₁、m₂、m₃、m₄，则机器人的质心坐标

步骤140、通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡。

其中，预设位置范围为预先设定的机器人的质心的投影在机器人的底座支撑面内的机器人能够平衡的位置范围，可以根据实际使用情况进行设定。机器人的底座一般放置在地面上，则预设位置范围为机器人的质心的投影在地面内的机器人能够平衡的位置范围。

在本实施例中，预设位置范围为机器人的底座的支撑点组成的形状内。机器人的底座可以为各种形状，底座外轮廓为机器人的底座的支撑点组成的形状。例如，机器人的底座以三个轮子作为支撑点，则底座外轮廓为三角形。

其中，步骤140具体包括：若机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影在预设位置范围内，则确定机器人平衡；若机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影超出预设位置范围，则确定机器人不平衡。例如，机器人放置于地面，预设位置范围为三角形，若机器人的质心坐标在地面上的投影在该三角形内或者该三角形的边上，则确定机器人平衡，否则，确定机器人不平衡。

在一些实施例中，该方法还包括：若确定机器人平衡，则允许机器人执行下一动作。机器人的平衡检测可以间隔预设检测时间进行，例如，在获取到机器人的运动轨迹后，根据机器人的运动轨迹，确定预设检测时间，当机器人完成一个动作后，判断机器人是否平衡，在确定机器人平衡后，才允许机器人执行下一个动作。

在一些实施例中，该方法还包括：若确定机器人不平衡，则调整机器人的运动，直至机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影在预设位置范围内。其中，调整机器人的运动可以为：调整机器人的各关节转角，从而调整各连杆的位置。

本实施例的机器人平衡检测方法通过获取机器人的各关节转角，根据各关节转角及预设运动模型，计算机器人的各连杆相对于底座的质心坐标，根据各连杆相对于底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标，通过判断机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断机器人是否平衡，从而能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

本发明实施例提供了一种机器人平衡检测方法的应用实例的流程，其中，该方法应用于如图5所示的机器人10，机器人10包括底座0、第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3、第四连杆4和第五连杆4’，底座0与第一连杆1连接，第一连杆1与第二连杆2连接，第二连杆2与第三连杆3连接，第三连杆3分别与第四连杆4、第五连杆4’连接，各个连杆之间的连接处为关节。底座0放置在地面上，底座0作为支撑，第一连杆1、第二连杆2和第三连杆3为机器人10的躯干，第四连杆4和第五连杆4’为机器人10的手臂，并且底座0的支撑点为3个轮子。

该方法包括：

步骤210、从与机器人10连接的云端获取机器人的运动轨迹，运动轨迹包括机器人10的各关节转角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄和θ_4'。

其中，θ₁为底座0和第一连杆1之间的关节的角位移，θ₂为第一连杆1和第二连杆2之间的关节的角位移，θ₃为第二连杆2和第三连杆3之间的关节的角位移，θ₄为第三连杆3和第四连杆4之间的关节的角位移，θ_4'为第三连杆3和第五连杆4’之间的关节的角位移。

步骤221、在建立预设运动模型后，将各关节转角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄和θ_4'代入预设运动模型，分别计算各个杆的变换矩阵值和

其中，对底座0建立{0}坐标系，对第一连杆1建立第{1}坐标系，对第二连杆2建立第{2}坐标系，对第三连杆3建立第{3}坐标系，对第四连杆4建立第{4}坐标系，对第五连杆4’建立第{4’}坐标系。

步骤222、分别计算第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3、第四连杆4和第五连杆4’相对底座0的变换矩阵值和并分别计算第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3、第四连杆4和第五连杆4’相对底座0的质心坐标⁰p₁、⁰p₂、⁰p₃、⁰p₄和⁰p_4'。

其中，

步骤230、根据第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3、第四连杆4和第五连杆4’相对底座0的质心坐标，计算机器人10的质心坐标。

其中，机器人10的质心坐标

步骤240、若点P在地面的投影在底座0的支撑点组成的三角形内，则机器人10平衡，则允许机器人10执行下一动作。

本实施例的机器人平衡检测方法通过获取机器人的各关节转角，根据各关节转角及预设运动模型，计算机器人的各连杆相对于底座的质心坐标，根据各连杆相对于底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标，通过判断机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断机器人是否平衡，从而能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

图6示出了本发明实施例提供的一种机器人平衡检测装置的结构示意图。如图6所示，该装置300包括：运动轨迹获取模块310、关节质心计算模块320、机器人质心计算模块330和判断模块340。

其中，运动轨迹获取模块310用于获取所述机器人的运动轨迹，所述运动轨迹包括所述机器人的各关节转角；关节质心计算模块320用于根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标；机器人质心计算模块330用于根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，计算所述机器人的质心坐标；判断模块340用于通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡。

在一种可选的方式中，关节质心计算模块320进一步用于：将各所述关节转角代入所述预设运动模型，分别计算各所述连杆的变换矩阵值；根据各所述连杆的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

在一种可选的方式中，关节质心计算模块320进一步用于：将各所述连杆的变换矩阵值连乘，求得各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值；根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

在一种可选的方式中，根据以下公式计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值：

其中，为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值，为与所述机器人的底座相连的第i个连杆的变换矩阵值，且i为大于或等于1的自然数。

在一种可选的方式中，根据以下公式计算各所连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标：

其中，⁰p_i为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，ⁱp为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于该连杆本身的质心坐标，且i为大于或等于1的自然数

在一种可选的方式中，根据以下公式计算所述机器人的质心坐标：

其中，P为所述机器人的质心坐标，m_i为与所述机器人的底座相连的第i个连杆的质量，且i为大于或等于1的自然数。

在一种可选的方式中，该装置还包括：模型建立模块。模型建立模块用于建立所述预设运动模型。

在一种可选的方式中，模型建立模块具体用于：根据D-H矩阵建立所述预设运动模型。

在一种可选的方式中，判断模块340具体用于：若所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影在所述预设位置范围内，则确定所述机器人平衡；若所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影超出所述预设位置范围，则确定所述机器人不平衡。

在一种可选的方式中，所述预设位置范围为所述机器人的底座的支撑点组成的形状内。

在一种可选的方式中，该装置还包括：继续运动模块。继续运动模块用于若确定所述机器人平衡，则允许所述机器人执行下一动作。

需要说明的是，本发明实施例提供的机器人平衡检测装置是能够执行上述机器人平衡检测方法的装置，则上述基于机器人平衡检测方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

本实施例的机器人平衡检测装置通过获取机器人的各关节转角，根据各关节转角及预设运动模型，计算机器人的各连杆相对于底座的质心坐标，根据各连杆相对于底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标，通过判断机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断机器人是否平衡，从而能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行上述任意方法实施例中的机器人平衡检测方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的机器人平衡检测方法。

本发明实施例还提供了一种机器人。请参考图6所示，在该机器人上设置有如上实施例所述的机器人平衡检测装置300。

本实施例的机器人通过获取机器人的各关节转角，根据各关节转角及预设运动模型，计算机器人的各连杆相对于底座的质心坐标，根据各连杆相对于底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标，通过判断机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断机器人是否平衡，从而能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

图7示出了本发明实施例提供的一种机器人平衡检测设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对机器人平衡检测设备的具体实现做限定。

如图7所示，该机器人平衡检测设备可以包括：处理器(processor)702、通信接口(Communications Interface)704、存储器(memory)706、以及通信总线708。

其中：处理器702、通信接口704、以及存储器706通过通信总线708完成相互间的通信。通信接口704，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。处理器702，用于执行程序710，具体可以执行上述任意方法实施例中的机器人平衡检测方法。

具体地，程序710可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。

处理器702可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。

存储器706，用于存放程序710。存储器706可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

本实施例的机器人通过获取机器人的各关节转角，根据各关节转角及预设运动模型，计算机器人的各连杆相对于底座的质心坐标，根据各连杆相对于底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标，通过判断机器人的质心坐标在机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断机器人是否平衡，从而能够预判机器人的平衡性，从而避免其摔倒。

在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (15)

1.一种机器人平衡检测方法，其特征在于，包括：

获取所述机器人的运动轨迹，所述运动轨迹包括所述机器人的各关节转角；

根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标；

根据所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，计算所述机器人的质心坐标；

通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，包括：

将各所述关节转角代入所述预设运动模型，分别计算各所述连杆的变换矩阵值；

根据各所述连杆的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各所述连杆的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，包括：

将各所述连杆的变换矩阵值连乘，求得各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值；

根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值，计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

根据以下公式计算各所述连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值：

其中，为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于所述机器人的底座的变换矩阵值，为与所述机器人的底座相连的第i个连杆的变换矩阵值，且i为大于或等于1的自然数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

根据以下公式计算各所连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标：

其中，⁰p_i为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，ⁱp为与所述机器人的底座相连的第i个连杆相对于该连杆本身的质心坐标，且i为大于或等于1的自然数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

根据以下公式计算所述机器人的质心坐标：

其中，P为所述机器人的质心坐标，m_i为与所述机器人的底座相连的第i个连杆的质量，且i为大于或等于1的自然数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

建立所述预设运动模型。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述建立所述预设运动模型，具体包括：

根据D-H矩阵建立所述预设运动模型。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡，具体包括：

若所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影在所述预设位置范围内，则确定所述机器人平衡；

若所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影超出所述预设位置范围，则确定所述机器人不平衡。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设位置范围为所述机器人的底座的支撑点组成的形状内。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若确定所述机器人平衡，则允许所述机器人执行下一动作。

12.一种机器人平衡检测装置，其特征在于，包括：

运动轨迹获取模块，用于获取所述机器人的运动轨迹，所述运动轨迹包括所述机器人的各关节转角；

关节质心计算模块，用于根据各所述关节转角及预设运动模型，计算所述机器人的各连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标；

机器人质心计算模块，用于根据各所述连杆相对于所述机器人的底座的质心坐标，计算所述机器人的质心坐标；

判断模块，用于通过判断所述机器人的质心坐标在所述机器人的底座的支撑面的投影是否在预设位置范围内，以判断所述机器人是否平衡。

13.一种机器人平衡检测设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行根据权利要求1-11任一项所述的机器人平衡检测方法的步骤。

14.一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行根据权利要求1-11任一项所述的机器人平衡检测方法的步骤。

15.一种机器人，其特征在于，包括权利要求12所述的机器人平衡检测装置。