CN110653811B - 一种控制方法、机器人及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种控制方法、机器人以及计算机存储介质，该控制方法应用于机器人，机器人包括头部、手部、躯干部、腿部、脚部和舵机组；舵机组至少包括第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机；控制方法包括：检测机器人是否仰卧于一平面上；若是，则控制第三舵机转动，使得头部抬起，直至头部与平面的距离等于或小于第一预设距离；控制第一舵机和第二舵机转动，使得手部和躯干部转动，直至手部接触平面；控制第四舵机转动，使得腿部以脚部为支撑点转动，直至腿部与平面形成第一预设角度；控制第四舵机转动，使得腿部与平面垂直。通过上述控制方法，机器人在站立起来的过程中更灵活，稳定性更高。

Description

一种控制方法、机器人及计算机存储介质

技术领域

本申请涉及机器人控制领域，特别是涉及一种控制方法、机器人及计算机存储介质。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。机器人可以接受人类指挥，也可以运行预先编排的程序，还可以依据人工智能技术制定的原则行动。目前，机器人可以协助或代替人类从事例如生产、建造等枯燥、笨重的工作，因而应用日益广泛。

在机器人行进的过程中，可能受非预期外力(例如：撞击、推挤拉扯、强风等)作用导致其重心偏移。若重心偏移超出机器人可平衡的限度范围，将导致机器人发生跌倒，无法保持站立状态。或者，在机器人在跌倒后再站立的难度大，且动作僵硬，稳定性差。

发明内容

本申请提供一种控制方法、机器人及计算机存储介质，以解决现有的机器人切换到站立状态时灵活性差和稳定性差的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种控制方法，控制方法应用于机器人，机器人包括头部、手部、躯干部、腿部、脚部和舵机组；舵机组至少包括第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机；第一舵机设置在手部与躯干部的连接处，第二舵机设置在躯干部上，用于控制躯干部、手部和头部转动，第三舵机设置在躯干部和腿部的连接处、第四舵机设置在腿部和脚部的连接处；控制方法包括：检测机器人是否仰卧于一平面上；若是，则控制第三舵机转动，使得头部抬起，直至头部与平面的距离等于或小于第一预设距离；控制第一舵机和第二舵机转动，使得手部和躯干部转动，直至手部接触平面；控制第四舵机转动，使得腿部以脚部为支撑点转动，直至腿部与平面形成第一预设角度；控制第四舵机转动，使得腿部与平面垂直

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种机器人，其中，机器人机器人包括头部、手部、躯干部、腿部、脚部和舵机组；舵机组至少包括第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机；第一舵机设置在手部与躯干部的连接处，第二舵机设置在躯干部上，用于控制躯干部、手部和头部转动，第三舵机设置在躯干部和腿部的连接处、第四舵机设置在腿部和脚部的连接处；机器人还包括处理器，处理器分别与第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机耦接，处理器用于：检测机器人是否仰卧于一平面上；若是，则控制第三舵机转动，使得头部抬起，直至头部与平面的距离等于或小于第一预设距离；控制第一舵机和第二舵机转动，使得手部和躯干部转动，直至手部接触平面；控制第四舵机转动，使得腿部以脚部为支撑点转动，直至腿部与平面形成第一预设角度；控制第四舵机转动，使得腿部与平面垂直

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机存储介质，存储介质用于存储程序数据，程序数据能够被执行以实现上述机器人的控制方法。

本申请方案中，控制方法包括：检测机器人是否仰卧于一平面上；若是，则控制第三舵机转动，使得头部抬起，直至头部与平面的距离等于或小于第一预设距离，将机器人的上半部抬起；控制第一舵机和第二舵机转动，使得手部和躯干部转动，直至手部接触平面，此时，三点(包括一手部和两脚部)支撑机器人的身体；控制第四舵机转动，使得腿部以脚部为支撑点转动，直至腿部与平面形成第一预设角度，机器人保持平稳状态；控制第四舵机转动，使得腿部与平面垂直，完成站立动作。本申请的控制方法先将机器人的上半部抬起，然后通过三点支撑机器人身体，最后第四舵机控制机器人完成站立动作，在整个站立动作中，机器人的灵活性和稳定高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请机器人一实施例的结构示意图；

图2是本申请控制方法实施例一的流程示意图；

图3是图2中机器人运动状态的变化过程示意图；

图4是本申请控制方法实施例二的流程示意图；

图5是本申请控制方法实施例三的流程示意图；

图6是本申请机器人另一实施例的结构示意图；

图7是本申请计算机存储介质一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1～图3，图1是本申请机器人一实施例的结构示意图，图2是本申请控制方法实施例一的流程示意图，图3是图2中机器人运动状态的变化过程示意图。

如图1所示，本申请的机器人100包括头部11、手部12、躯干部13、腿部14、脚部15和舵机组16。

舵机组16至少包括第一舵机161、第二舵机162、第三舵机163和第四舵机164；第一舵机161设置在手部12与躯干部13的连接处，第二舵机162设置在躯干部13上，用于控制躯干部13、手部12和头部11转动，第三舵机163设置在躯干部13和腿部14的连接处，第四舵机164设置在腿部14和脚部15的连接处。

舵机组16的舵机主要设置在机器人100各个关节的连接处，用于控制机器人100各个关节的运动，实现机器人100能够做出不同动作的效果。在本实施例中，舵机组16主要用于实现机器人100站起的动作。舵机组16还可以包括其他舵机，例如第五舵机(图中未示出)，设置在手部12的肘部位置。第五舵机可以实现手部12的灵活运动，例如手部12弯折等。在其他实施例中，舵机组16也可以包括其他舵机，实现不同的功能，在此不再赘述。

处于非站立状态时，机器人100很难实现灵活的运动，且机器人100很难保持平衡，这时需要一定的控制方法使得机器人100切换到站立状态。如图2所示，控制机器人100切换到站立状态的控制方法包括：

S201：检测机器人是否仰卧于一平面上。

在本步骤中，本实施例需要通过检测仪器检测机器人100是否仰卧于一平面上。例如，通过加速度计和陀螺仪等仪器测量机器人100的实时数据，加速度计为可以测量机器人100线加速度的仪表，陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或两个轴的角运动检测装置。

其中，机器人100的加速度信息和角速度信息有助于表征机器人100实时的动作状态，进一步还可以预测机器人100的下一刻状态，如，预测机器人100的下一刻运动速度和运动方向。机器人100是否仰卧于平面上根据机器人100的实时状态(即运动速度和运动方向)判定。

S202：若是，则控制第三舵机转动，使得头部抬起，直至头部与平面的距离等于或小于第一预设距离。

在本步骤中，若步骤S201的检测结果为机器人100仰卧于平面上，则控制第三舵机163转动，使得机器人100的头部11、手部12和躯干部13向上抬起，直至头部11与平面的距离等于或小于第一预设距离。

其中，如图3所示，头部11与平面的距离具体为头部11到平面的垂直距离，该垂直距离等于或小于第一预设距离。第一预设距离可以设置为机器人100的手部12长度，根据应用场景的需要，第一预设距离也可以设置为机器人100的手部12的1.5倍长度或其他长度，在此不再赘述。

此时，机器人100的头部11、手部12和躯干部13离开平面，向上抬起，机器人100的腿部14和脚部15贴近平面。

S203：控制第一舵机和第二舵机转动，使得手部和躯干部转动，直至手部接触平面。

在本步骤中，第一舵机161和第二舵机162转动，使得机器人100的手部12和躯干部13转动，直至手部12接触平面。

其中，第二舵机162控制躯干部13沿着头部11和躯干部13的中心轴转动，手部12也随着躯干部13转动；第一舵机161控制手部12转动，使手部12靠近平面，直至手部12可以接触平面。手部12与平面形成一角度，该角度大于0°且小于90°。

此时，如图3所示，机器人100的一手部12和两脚部15与平面接触，形成三点支撑，使得机器人100稳定地停留在平面上。

S204：控制第四舵机转动，使得腿部以脚部为支撑点转动，直至腿部与平面形成第一预设角度。

在本步骤中，机器人100控制第四舵机164转动，使得机器人100的腿部14以脚部15与平面的接触点为支撑点转动，直至腿部14与平面形成第一预设角度，第一预设角度大小应接近90°，能够让机器人100平稳站立在平面上。

S205：控制第四舵机转动，使得腿部与平面垂直。

在本步骤中，第四舵机164转动，使得机器人100的腿部14以脚部15为支撑点转动，直至腿部14垂直于平面，或脚部15的底面完全贴合平面，如图3所示。

此时，机器人100已基本完成站立动作，能够稳定地站立在平面上。

在本实施例中，机器人100通过步骤S201、S202、S203、S204和S205，由仰卧状态切换到站立状态；具体通过第一舵机161、第二舵机162、第三舵机163和第四舵机164的工作，使得机器人100由仰卧状态到三点支撑状态，由三点支撑状态到站立状态；整个控制过程中，机器人100能够稳定、灵活地完成各个动作，达到站立状态。

请参阅图4，图4为本申请控制方法实施例二的流程示意图。本实施例同样应用于图1中机器人100，机器人100的具体结构和连接方式请参阅上述实施例，在此不再赘述。

本申请控制方法实施例二的具体流程包括：

S301：检测机器人是否仰卧于一平面上。

S302：若是，则控制第三舵机转动，使得头部抬起，直至头部与平面的距离等于或小于第一预设距离。

S303：控制第二舵机转动，使得躯干部转动预设角度。

在本步骤中，机器人100控制第二舵机162转动，使得机器人100的躯干部13沿着头部11和躯干部13的中心轴转动预设角度，手部12也随着躯干部13转动。

其中，预设角度大于0°，且小于180°。

此时，机器人100的头部11、手部12和躯干部13离开平面，向上抬起，机器人100的腿部14和脚部15贴近平面，且机器人100的头部11、手部12和躯干部13沿着头部11和躯干部13的中心轴转动了预设角度。

S304：控制第一舵机转动，使得手部接触平面。

经过步骤S303，机器人100的上半部与平面不接触，依靠腿部14和脚部15支撑。

在本步骤中，机器人100控制第一舵机161转动，使得机器人100的手部12接触平面，直至手部12能够支撑机器人100。

此时，机器人100的一手部12和两脚部15与平面接触，形成三点支撑，使得机器人100稳定地停留在平面上。

S305：控制第四舵机转动，使得腿部以脚部为支撑点转动，直至腿部与平面形成第一预设角度。

S306：控制第四舵机转动，使得腿部与平面垂直

S307：控制第一舵机和第三舵机转动，使得手部和躯干部垂直于平面。

经过步骤S306，机器人100的腿部14垂直于平面，机器人100整体基本呈现站立状态，但机器人100的手部12个躯干部13仍需要调整。

在本步骤中，机器人100控制第一舵机161和第三舵机163转动，第一舵机161的转动角度与步骤S304中的转动角度相对应，第三舵机163的转动角度与步骤S302中的转动角度相对应。

经过步骤S307的控制，机器人100的头部11、手部12、躯干部13、腿部14、脚部15均可以与平面垂直，机器人100整体呈现站立状态。

其中，步骤S301、S302、S305和S306的执行过程分别与实施例一中的步骤S201、S202、S204和S205的执行过程基本相同，在此不再赘述。

在本实施例中，机器人100通过步骤S301、S302、S303、S304、S305、S306和S307，由仰卧状态切换到站立状态；具体通过第一舵机161、第二舵机162、第三舵机163和第四舵机164的工作，使得机器人100由仰卧状态到上半身抬起状态、由上半身抬起状态到三点支撑状态，最后由三点支撑状态到站立状态；整个控制过程中，机器人100能够稳定、灵活地完成各个动作，达到站立状态。

请参阅图5，图5为本申请控制方法实施例三的流程示意图。本实施例同样应用于图1中机器人100，机器人100的具体结构和连接方式请参阅上述实施例，在此不再赘述。其中，在本实施例中，机器人100还包括距离传感器(图中未示出)，距离传感器设置在机器人100头部11的背面。

本申请控制方法实施例三的具体流程包括：

S401：通过距离传感器检测机器人的头部与平面的距离是否小于第二预设距离。

在本步骤中，设置在机器人100头部11背面的距离传感器(如红外传感器)检测机器人100的头部11与平面之间的垂直距离是否小于第二预设距离。在其他实施例中，机器人100也可以采用其他测距仪器检测机器人100的头部11与平面之间的垂直距离，如超声波传感器等。

其中，第二预设距离可以为机器人100手部12的长度距离，或机器人100手部21的一半长度距离。

S402：若是，则判定机器人仰卧于平面，控制第三舵机转动，使得头部抬起，直至头部与平面的距离等于或小于第一预设距离。

在本步骤中，当距离传感器检测到机器人100的头部11与平面之间的垂直距离小于第二预设距离，则判定机器人100仰卧于平面。

机器人100控制第三舵机163转动，使得机器人100的头部11、手部12和躯干部13向上抬起，直至头部11与平面的距离等于或小于第一预设距离。其中，第一预设距离大于第二预设距离。

S403：同时控制第一舵机和第二舵机转动，使得手部和躯干部转动，直至手部接触平面。

在本步骤中，机器人100同时控制第一舵机161和第二舵机162转动。

其中，第二舵机162控制躯干部13沿着头部11和躯干部13的中心轴转动，手部12也随着躯干部13转动；第一舵机161控制手部12转动，使手部12靠近平面，直至手部12可以接触平面。手部12与平面形成一角度，该角度大于0°且小于90°。

S404：控制第四舵机转动，使得腿部以脚部为支撑点转动，直至腿部与平面形成第一预设角度。

S405：控制第四舵机转动，使得腿部与平面垂直。

S406：控制第一舵机和第三舵机转动，使得手部和躯干部垂直于平面。

其中，步骤S404、S405和S406的执行过程分别与实施例二中的步骤S305、S306和S307的执行过程基本相同，在此不再赘述。

其中，在步骤S406后，还可以包括再次通过距离传感器检测机器人100的头部11与平面的距离是否小于第二预设距离。若是，则判定机器人100还处于仰卧于平面的状态，机器人100重新执行步骤S402、S403、S404、S405和S406。然后重新检测，执行数次控制方法后，机器人100仍然处于仰卧于平面的状态，则机器人100出现故障，发出警报或蜂鸣声，通知工作人员。若否，则判定机器人100处于站立于平面的状态。

在本实施例中，机器人100通过步骤S401、S402、S403、S404、S405和S406，由仰卧状态切换到站立状态；具体通过距离传感器、第一舵机161、第二舵机162、第三舵机163和第四舵机164的工作，使得机器人100由仰卧状态到三点支撑状态，由三点支撑状态到站立状态；整个控制过程中，机器人100能够稳定、灵活地完成各个动作，达到站立状态。

为实现上述控制方法，本申请提供了一种机器人，具体结构请参阅图6，图6是本申请机器人另一实施例的结构示意图。

如图6所示，本申请的机器人500包括头部51、手部52、躯干部53、腿部54、脚部55和舵机组56。

舵机组56至少包括第一舵机561、第二舵机562、第三舵机563和第四舵机564；第一舵机561设置在手部52与躯干部53的连接处，第二舵机562设置在躯干部53上，用于控制躯干部53、手部52和头部51转动，第三舵机563设置在躯干部53和腿部54的连接处，第四舵机564设置在腿部54和脚部55的连接处。

机器人500还包括处理器57，处理器57分别与第一舵机561、第二舵机562、第三舵机563和第四舵机564耦接，处理器57控制第一舵机561、第二舵机562、第三舵机563和第四舵机564，以实现：

检测机器人500是否仰卧于一平面上；若是，则控制第三舵机563转动，使得头部51抬起，直至头部51与平面的距离等于或小于第一预设距离；控制第一舵机561和第二舵机562转动，使得手部52和躯干部53转动，直至手部52接触平面；控制第四舵机564转动，使得腿部54以脚部55为支撑点转动，直至腿部54与平面形成第一预设角度；控制第四舵机564转动，使得腿部54与平面垂直。

可选地，处理器57进一步用于：控制第一舵机561和第三舵机563转动，使得手部52和躯干部53垂直于平面。

可选地，处理器57进一步用于：控制第二舵机562转动，使得躯干部53转动预设角度；控制第一舵机561转动，使得手部52接触平面。或，同时控制第一舵机561和第二舵机562转动，使得手部52和躯干部53转动，直至手部52接触平面。或，控制第一舵机561转动，使得手部52转动预设角度；控制第二舵机562转动，使得躯干部53转动，直至机器人500的手部52接触平面。

可选地，机器人500还包括距离传感器58，距离传感器58设置在头部51的背面，且距离传感器58与处理器57耦接，距离传感器58用于检测机器人500的头部51与平面的距离是否小于第二预设距离，并将检测结果发送至处理器58。

对于程序数据，存储在一存储介质中，因此，本申请还提供一种计算机存储介质，如图7所示，存储介质600存储有程序数据61，程序数据61可以被执行以实现上述方法，存储介质600可以是软盘、硬盘、光盘，存储卡等，通过接口连接实现读写；还可以是服务器，通过网络连接实现读写。该程序数据61可被执行，从而实现上述机器人的控制方法。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于机器人，所述机器人包括头部、手部、躯干部、腿部、脚部和舵机组；所述舵机组至少包括第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机；所述第一舵机设置在所述手部与所述躯干部的连接处，所述第二舵机设置在所述躯干部上，用于控制所述躯干部、所述手部和所述头部转动，所述第三舵机设置在所述躯干部和所述腿部的连接处、所述第四舵机设置在所述腿部和所述脚部的连接处；

所述控制方法包括：

检测所述机器人是否仰卧于一平面上；

若是，则控制所述第三舵机转动，使得所述头部抬起，在头部与平面的距离不大于第一预设距离的时段内，控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述第二舵机控制所述躯干部沿所述头部和所述躯干部的中心轴转动，且使得所述第一舵机控制所述手部转动，直至所述手部接触所述平面，进而由一所述手部和两所述脚部接触所述平面，形成三点支撑；

控制所述第四舵机转动，使得所述腿部以所述脚部为支撑点转动，直至所述腿部与平面形成第一预设角度；

控制所述第四舵机转动，使得所述腿部与平面垂直。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制所述第四舵机转动，使得所述腿部与平面垂直步骤之后还包括：

控制所述第一舵机和所述第三舵机转动，使得所述手部和所述躯干部垂直于所述平面。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述手部和所述躯干部转动，直至所述手部接触所述平面，进一步包括：

控制所述第二舵机转动，使得所述躯干部转动第二预设角度；

控制所述第一舵机转动，使得所述手部接触所述平面。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述手部和所述躯干部转动，直至所述手部接触所述平面，进一步包括：

同时控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述手部和所述躯干部转动，直至所述手部接触所述平面。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述机器人还包括距离传感器，所述距离传感器设置在所述头部的背面；所述检测所述机器人是否仰卧于一平面上，进一步包括：

检测所述机器人的头部与所述平面的距离是否小于第二预设距离。

6.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括头部、手部、躯干部、腿部、脚部和舵机组；所述舵机组至少包括第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机；所述第一舵机设置在所述手部与所述躯干部的连接处，所述第二舵机设置在所述躯干部上，用于控制所述躯干部、所述手部和所述头部转动，所述第三舵机设置在所述躯干部和所述腿部的连接处、所述第四舵机设置在所述腿部和所述脚部的连接处；所述机器人还包括处理器，所述处理器分别与所述第一舵机、所述第二舵机、所述第三舵机和所述第四舵机耦接，所述处理器用于：

检测所述机器人是否仰卧于一平面上；

若是，则控制所述第三舵机转动，使得所述头部抬起，在头部与平面的距离不大于第一预设距离的时段内，控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述第二舵机控制所述躯干部沿所述头部和所述躯干部的中心轴转动，且使得所述第一舵机控制所述手部转动，直至所述手部接触所述平面，进而由一所述手部和两所述脚部接触所述平面，形成三点支撑；

控制所述第四舵机转动，使得所述腿部以所述脚部为支撑点转动，直至所述腿部与平面形成第一预设角度；

控制所述第四舵机转动，使得所述腿部与平面垂直。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述处理器控制所述第四舵机转动，使得所述腿部与平面垂直之后，还用于：

控制所述第一舵机和所述第三舵机转动，使得所述手部和所述躯干部垂直于所述平面。

8.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括距离传感器，所述距离传感器设置在所述头部的背面，且所述距离传感器与所述处理器耦接，所述距离传感器用于检测所述机器人的头部与平面的距离是否小于第二预设距离，并将检测结果发送至所述传感器。

9.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述处理器控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述手部和所述躯干部转动，直至所述手部接触所述平面，进一步包括：

控制所述第二舵机转动，使得所述躯干部转动预设角度；

控制所述第一舵机转动，使得所述手部接触所述平面。

10.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述处理器控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述手部和所述躯干部转动，直至所述手部接触所述平面，进一步包括：

同时控制所述第一舵机和所述第二舵机转动，使得所述手部和所述躯干部转动，直至所述手部接触所述平面。

11.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储程序数据，所述程序数据能够被执行以实现权利要求1~5任一项所述的控制方法。

Images