CN110989585B - 避奇异的步态规划方法、装置、可读存储介质及机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请属于计算机技术领域，尤其涉及一种避奇异的步态规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；计算与所述第一位置矢量对应的缩放因数；若所述缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述缩放因数对所述第一位置矢量进行调整，得到第二位置矢量；对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。通过本申请实施例，在现有技术的基础上，加入了对于奇异问题的考虑，通过对髋关节位置矢量的调整有效规避了可能出现的奇异问题。
Description
技术领域
本申请属于计算机技术领域，尤其涉及一种避奇异的步态规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
背景技术
仿人机器人的步态规划问题一直是研究热点，双足步态规划可以直接规划关节的期望轨迹，也可以通过规划本体和足部的位姿(即足腰轨迹规划)，进行逆运动学分析来得到关节的期望轨迹，然后通过关节控制器实现期望轨迹的跟踪。前者不会出现奇异问题，而后者则可能出现奇异问题，从而导致逆运动学无解。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种避奇异的步态规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决现有的机器人步态规划方法可能出现奇异问题，从而导致逆运动学无解的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种避奇异的步态规划方法，可以包括：
获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；
根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；
根据所述第一位置矢量计算髋关节与踝关节之间的距离；
根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数；
根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数；
若所述调整后的缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述调整后的缩放因数对所述第一位置矢量按照等比例缩放，得到避奇异的第二位置矢量；
对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
进一步地，所述根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数包括：
根据下式计算所述原始的缩放因数：
其中，A为所述大腿长度，B为所述小腿长度，C为所述髋关节与所述踝关节之间的距离，k为所述原始的缩放因数。
进一步地，所述根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数，包括：
根据下式对所述原始的缩放因数进行调整：
其中，μ为所述奇异因子，λ为所述调整后的缩放因数。
进一步地，所述根据所述调整后的缩放因数对所述第一位置矢量按照等比例缩放，得到避奇异的第二位置矢量，包括：
根据下式对所述第一位置矢量进行调整：
r＝λr1
其中，r1为所述第一位置矢量，λ为所述缩放因数，r为调整后得到的所述第二位置矢量。
进一步地，若所述调整后的缩放因数不满足所述奇异判定条件，则对所述第一位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
进一步地，在得到所述双足机器人的各个关节角度之后，所述步态规划方法还可以包括：
在所述双足机器人的运动过程中，使用预设的自抗扰控制器对所述双足机器人的关节位置进行控制。
本申请实施例的第二方面提供了一种避奇异的步态规划装置，可以包括：
位姿获取模块，用于获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；
位置矢量计算模块，用于根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；
缩放因数计算模块，用于根据所述第一位置矢量计算髋关节与踝关节之间的距离；根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数；根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数；
位置矢量调整模块，用于若所述调整后的缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述缩放因数对所述第一位置矢量按照等比例缩放，得到避奇异的第二位置矢量；
逆运动学分析模块，用于对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
进一步地，所述缩放因数计算模块可以包括：
距离计算单元，用于根据所述第一位置矢量计算髋关节与踝关节之间的距离；
缩放因数计算单元，用于根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数；
缩放因数调整单元，用于根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数。
进一步地，所述缩放因数计算单元具体用于根据下式计算所述原始的缩放因数：
其中，A为所述大腿长度，B为所述小腿长度，C为所述髋关节与所述踝关节之间的距离，k为所述原始的缩放因数。
进一步地，所述缩放因数调整单元具体用于根据下式对所述原始的缩放因数进行调整：
其中，μ为所述奇异因子，λ为所述调整后的缩放因数。
进一步地，所述位置矢量调整模块具体用于根据下式对所述第一位置矢量进行调整：
r＝λr1
其中，r1为所述第一位置矢量，λ为所述缩放因数，r为调整后得到的所述第二位置矢量。
进一步地，所述步态规划装置还可以包括：
非奇异处理模块，用于若所述调整后的缩放因数不满足所述奇异判定条件，则对所述第一位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
进一步地，所述步态规划装置还可以包括：
关节控制模块，用于在所述双足机器人的运动过程中，使用预设的自抗扰控制器对所述双足机器人的关节位置进行控制。
本申请实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种避奇异的步态规划方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种避奇异的步态规划方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在机器人上运行时，使得机器人执行上述任一种避奇异的步态规划方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；计算与所述第一位置矢量对应的缩放因数；若所述缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述缩放因数对所述第一位置矢量进行调整，得到第二位置矢量；对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。通过本申请实施例，在现有技术的基础上，加入了对于奇异问题的考虑，通过对髋关节位置矢量的调整有效规避了可能出现的奇异问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例中一种避奇异的步态规划方法的一个实施例流程图；
图2为计算与第一位置矢量对应的缩放因数的示意流程图；
图3为计算踝偏航关节角的示意图；
图4为计算踝翻滚关节角和踝俯仰关节角的示意图；
图5为自抗扰控制器的示意图；
图6为本申请实施例中一种避奇异的步态规划装置的一个实施例结构图；
图7为本申请实施例中一种机器人的示意框图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本申请实施例中一种避奇异的步态规划方法的一个实施例可以包括：
步骤S101、获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿。
在本申请实施例中，可以将获取到的所述腰部位姿记为：(p0,R0)，其中，p0为腰部的位置，R0为腰部的姿态角；将获取到的所述足部位姿记为：(p6,R6)，其中，p6为足部的位置，R6为足部的姿态角。
步骤S102、根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量。
所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量。
首先，可以根据下式计算髋关节的位置：
p1＝p0+R0(0,D,0)T
其中，D为腰部坐标系的原点到所述髋关节的距离，p1为所述髋关节的位置。
然后，可以根据下式计算所述第一位置矢量：
其中，r1为所述第一位置矢量，且r1＝(rx,ry,rz)T，rx,ry,rz分别为位置矢量的三个分量。
步骤S103、计算与所述第一位置矢量对应的缩放因数。
在本申请实施例的一种具体实现中，步骤S103具体可以包括如图2所示的过程：
步骤S1031、根据所述第一位置矢量计算髋关节与踝关节之间的距离。
具体地，可以根据下式计算所述髋关节与所述踝关节之间的距离：
其中，C即为所述髋关节与所述踝关节之间的距离。
步骤S1032、根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数。
双足奇异姿态情况有几类情况，但是根据步行时腿部构型和关节的机械限位，主要需要考虑髋关节、膝关节和踝关节三轴共线的情况，即C≥A+B，其中，A为所述大腿长度，B为所述小腿长度。
为了逆运动学解存在，三边长A，B和C必须构成三角形，即需要满足：A+B>C。当步态规划过程中存在C>A+B的情况时，可以考虑将所述第一位置矢量r1按照等比例缩放，在本申请实施例中，可以根据下式计算所述原始的缩放因数：
其中，k为所述原始的缩放因数。
当0<k<1时，则逆运动学可以按照r＝kr1进行求解，当k>1时，虽然从判定条件上来看不会引起奇异，但是在实际工程中，当k接近于1时，会引起双足抖动，所以需要在接近奇异时，处理抖动的问题。
步骤S1033、根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数。
在本申请实施例中，引入奇异因子来衡量奇异程度，此处将所述奇异因子记为μ，且μ∈(0,1)，其具体取值可以根据实际情况进行设置，例如，可以将其设置为0.96、0.98等。当C>μ(A+B)时，则可认为出现了奇异状态，为了避免奇异情况，此处可以根据下式对所述原始的缩放因数进行调整：
其中，λ为所述调整后的缩放因数。
若所述缩放因数满足预设的奇异判定条件，即0<λ<1时，则可以执行步骤S104和步骤S105。
步骤S104、根据所述缩放因数对所述第一位置矢量进行调整，得到第二位置矢量。
具体地，可以根据下式对所述第一位置矢量进行调整：
r＝λr1
其中，r为调整后得到的所述第二位置矢量。
步骤S105、对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
具体地，可以按照如下方式进行逆运动学分析，使用所述第二位置矢量替换掉所述第一位置矢量，则有：
参见图3中所示的ΔABC，根据余弦定理可以计算得到踝偏航关节角，即：
其中，q4为所述膝俯仰偏航角。
将ΔABC中的下端角度记为α，则有：
如图4所示，在踝关节坐标系下，根据矢量r可以求得踝翻滚关节角q6和踝俯仰关节角q5分别为：
q6＝atan2(ry,rz)
根据链式法则，各连杆姿态之间的关系为：
R6＝R0Rz(q1)Rx(q2)Ry(q3)Ry(q4+q5)Rx(q6)
对上式进行变形可以得到：
将上式展开，可以得到：
其中，ci＝cosqi,Si＝sinqi,I∈{1,2,3}。
基于上式，可以得到髋偏航关节角q1、髋翻滚关节角q2和髋俯仰关节角q3分别为：
q1＝atan2(-R12,R22)
q3＝atan2(-R31,R33)
至此，完成逆运动学分析过程，得到所述双足机器人的各个关节角度。
若所述缩放因数不满足所述奇异判定条件，即λ>1时，则可以直接对所述第一位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度，其具体过程与步骤S105类似，仅需取r＝r1即可。
上述的避奇异算法相当于削掉了波峰，可能产生关节抖动的问题，优选地，在本申请实施例的一种具体实现中，在所述双足机器人的运动过程中，不再使用现有技术中通常采用的PID算法，而是使用预设的自抗扰控制器对所述双足机器人的关节位置进行控制，从而避免出现关节抖动的问题。
如图5所示，所述自抗扰控制器包括三部分：TD、ESO及NLSEF，其中，TD为跟踪-微分器，ESO为扩张状态观测器，NLSEF为非线性反馈控制律。该图中，θref为期望的关节位置，θ为关节位置的反馈信号，iref为期望的转矩电流，v1为θref的跟踪信号，V2为v1的微分信号，z1为θ的跟踪信号，z2为z1的微分信号，z3为系统扰动的跟踪信号，b为系统控制量增益。
通过自抗扰控制可以解决接近奇异状态关节抖动问题，从而提高双足步态规划的平衡性。
综上所述，本申请实施例获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；计算与所述第一位置矢量对应的缩放因数；若所述缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述缩放因数对所述第一位置矢量进行调整，得到第二位置矢量；对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。通过本申请实施例，在现有技术的基础上，加入了对于奇异问题的考虑，通过对髋关节位置矢量的调整有效规避了可能出现的奇异问题。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的一种避奇异的步态规划方法，图6示出了本申请实施例提供的一种避奇异的步态规划装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种避奇异的步态规划装置可以包括：
位姿获取模块601，用于获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；
位置矢量计算模块602，用于根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；
缩放因数计算模块603，用于计算与所述第一位置矢量对应的缩放因数；
位置矢量调整模块604，用于若所述缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述缩放因数对所述第一位置矢量进行调整，得到第二位置矢量；
逆运动学分析模块605，用于对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
进一步地，所述缩放因数计算模块可以包括：
距离计算单元，用于根据所述第一位置矢量计算髋关节与踝关节之间的距离；
缩放因数计算单元，用于根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数；
缩放因数调整单元，用于根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数。
进一步地，所述缩放因数计算单元具体用于根据下式计算所述原始的缩放因数：
其中，A为所述大腿长度，B为所述小腿长度，C为所述髋关节与所述踝关节之间的距离，k为所述原始的缩放因数。
进一步地，所述缩放因数调整单元具体用于根据下式对所述原始的缩放因数进行调整：
其中，μ为所述奇异因子，λ为所述调整后的缩放因数。
进一步地，所述位置矢量调整模块具体用于根据下式对所述第一位置矢量进行调整：
r＝λr1
其中，r1为所述第一位置矢量，λ为所述缩放因数，r为调整后得到的所述第二位置矢量。
进一步地，所述步态规划装置还可以包括：
非奇异处理模块，用于若所述缩放因数不满足所述奇异判定条件，则对所述第一位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
进一步地，所述步态规划装置还可以包括：
关节控制模块，用于在所述双足机器人的运动过程中，使用预设的自抗扰控制器对所述双足机器人的关节位置进行控制。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
图7示出了本申请实施例提供的一种机器人的示意框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
如图7所示，该实施例的机器人7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个避奇异的步态规划方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S105。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块601至模块605的功能。
示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述机器人7中的执行过程。
所述机器人7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是机器人7的示例，并不构成对机器人7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机器人7还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器71可以是所述机器人7的内部存储单元，例如机器人7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述机器人7的外部存储设备，例如所述机器人7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述机器人7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述机器人7所需的其它程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/机器人和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/机器人实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种避奇异的步态规划方法，其特征在于，包括：
获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；
根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；
根据所述第一位置矢量计算髋关节与踝关节之间的距离；
根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数；
根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数；
若所述调整后的缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述调整后的缩放因数对所述第一位置矢量按照等比例缩放，得到避奇异的第二位置矢量；
对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
2.根据权利要求1所述的避奇异的步态规划方法，其特征在于，所述根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数包括：
根据下式计算所述原始的缩放因数：
其中，为所述大腿长度，/>为所述小腿长度，/>为所述髋关节与所述踝关节之间的距离，为所述原始的缩放因数。
3.根据权利要求2所述的避奇异的步态规划方法，其特征在于，所述根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数，包括：
根据下式对所述原始的缩放因数进行调整：
其中，为所述奇异因子，/>为所述调整后的缩放因数。
4.根据权利要求1所述的避奇异的步态规划方法，其特征在于，所述根据所述调整后的缩放因数对所述第一位置矢量按照等比例缩放，得到避奇异的第二位置矢量，包括：
根据下式对所述第一位置矢量进行调整：
其中，为所述第一位置矢量，/>为所述缩放因数，/>为调整后得到的所述第二位置矢量。
5.根据权利要求1所述的避奇异的步态规划方法，其特征在于，若所述调整后的缩放因数不满足所述奇异判定条件，则对所述第一位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的避奇异的步态规划方法，其特征在于，在得到所述双足机器人的各个关节角度之后，还包括：
在所述双足机器人的运动过程中，使用预设的自抗扰控制器对所述双足机器人的关节位置进行控制。
7.一种避奇异的步态规划装置，其特征在于，包括：
位姿获取模块，用于获取双足机器人的腰部位姿和足部位姿；
位置矢量计算模块，用于根据所述腰部位姿和所述足部位姿计算第一位置矢量，所述第一位置矢量为在踝关节坐标系中的髋关节位置矢量；
缩放因数计算模块，用于根据所述第一位置矢量计算髋关节与踝关节之间的距离；根据所述髋关节与所述踝关节之间的距离、预设的大腿长度和预设的小腿长度计算原始的缩放因数；根据预设的奇异因子对所述原始的缩放因数进行调整，得到调整后的缩放因数；
位置矢量调整模块，用于若所述调整后的缩放因数满足预设的奇异判定条件，则根据所述调整后的缩放因数对所述第一位置矢量按照等比例缩放，得到避奇异的第二位置矢量；
逆运动学分析模块，用于对所述第二位置矢量进行逆运动学分析，得到所述双足机器人的各个关节角度。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的避奇异的步态规划方法的步骤。
9.一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的避奇异的步态规划方法的步骤。
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