CN112060078B - 机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法包括：当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动。通过本申请，利用对腰部偏航角的主动控制来吸收或抵消摆动腿加速度带来的偏转力矩，极大提高了机器人在快速行走过程中的稳定性。
Description
技术领域
本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
背景技术
在双足机器人的行走过程中，摆动腿的加减速过程会给支撑腿施加偏转力矩，该偏转力矩一般可以由支撑腿与地面的摩擦力抵消掉，但是，当机器人提高行走速度时，步速不断增加，机器人的步长随之增加，也就意味着机器人前向的加速度会增大，产生的偏转力矩可能大到无法被摩擦力抵消的程度，将会导致机器人在行走过程支撑腿出现偏转，也即“打滑”现象，稳定性极差。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决机器人在快速行走过程中稳定性极差的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种机器人控制方法，可以包括：
当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；
根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；
控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动。
进一步地，所述根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值，包括：
根据所述行走速度确定所述机器人的步长；
根据所述步长确定所述机器人的步态类型；
根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值。
进一步地，所述根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值，包括：
根据下式确定所述腰部偏航角的幅值：
其中，sd为所述机器人的步长，sd1为预设的第一步长阈值，sd2为预设的第二步长阈值，sd3为预设的第三步长阈值，若0<sd≤sd1，所述机器人为第一步态类型，若sd1<sd≤sd2，所述机器人为第二步态类型，若sd2<sd≤sd3，所述机器人为第三步态类型，a1和b1为预设的系数，Alim为预设的最大幅值，A为所述腰部偏航角的幅值。
在一种具体实现中，所述根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划，包括：
根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于协同作用的运动规划，在所述协同作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为正常数。
在另一种具体实现中，所述根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划，包括：
根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于拮抗作用的运动规划，在所述拮抗作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为负常数。
可选地，所述机器人存在腰部旋转关节；
所述控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动，包括：
控制所述腰部旋转关节按照所述腰部偏航角执行关节运动。
可选地，所述机器人不存在腰部旋转关节；
所述控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动，包括：
对所述腰部偏航角进行逆运动学分析，得到所述机器人的各个关节角度；
控制所述机器人按照分析得到的各个关节角度执行关节运动。
本申请实施例的第二方面提供了一种机器人控制装置，可以包括：
幅值确定模块，用于当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；
偏航角规划模块，用于根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；
运动控制模块，用于控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动。
进一步地，所述幅值确定模块可以包括：
步长确定单元，用于根据所述行走速度确定所述机器人的步长；
步态类型确定单元，用于根据所述步长确定所述机器人的步态类型；
幅值确定单元，用于根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值。
进一步地，所述幅值确定单元具体用于根据下式确定所述腰部偏航角的幅值：
其中，sd为所述机器人的步长，sd1为预设的第一步长阈值，sd2为预设的第二步长阈值，sd3为预设的第三步长阈值，若0<sd≤sd1，所述机器人为第一步态类型，若sd1<sd≤sd2，所述机器人为第二步态类型，若sd2<sd≤sd3，所述机器人为第三步态类型，a1和b1为预设的系数，Alim为预设的最大幅值，A为所述腰部偏航角的幅值。
在一种具体实现中，所述偏航角规划模块可以包括：
协同规划单元，用于根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于协同作用的运动规划，在所述协同作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为正常数。
在另一种具体实现中，所述偏航角规划模块可以包括：
拮抗规划单元，用于根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于拮抗作用的运动规划，在所述拮抗作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为负常数。
可选地，所述机器人存在腰部旋转关节，所述运动控制模块包括：
第一控制单元，用于控制所述腰部旋转关节按照所述腰部偏航角执行关节运动。
可选地，所述机器人不存在腰部旋转关节，所述运动控制模块包括：
关节角度计算单元，用于对所述腰部偏航角进行逆运动学分析，得到所述机器人的各个关节角度；
第二控制单元，用于控制所述机器人按照分析得到的各个关节角度执行关节运动。
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机器人控制方法的步骤。
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机器人控制方法的步骤。
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机器人控制方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动。通过本申请实施例，利用对腰部偏航角的主动控制来吸收或抵消摆动腿加速度带来的偏转力矩，极大提高了机器人在快速行走过程中的稳定性。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为机器人在任意一个摆动期的双足步态情况的示意图；
图2为机器人的摆动腿在任意一个摆动期前向的轨迹规划曲线的示意图；
图3为摆动腿加速度与支撑腿所受偏转力矩的关系示意图；
图4为本申请实施例中一种机器人控制方法的一个实施例流程图；
图5为机器人的腰部偏航角的幅值的确定过程的示意流程图；
图6为协同作用的示意图；
图7为拮抗作用的示意图；
图8为本申请实施例中一种机器人控制装置的一个实施例结构图；
图9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。
图1所示为双足机器人在任意一个摆动期的双足步态情况示意图，该机器人的摆动腿在这一摆动期前向的轨迹规划曲线如图2所示，其中，t为时间变量，T为摆动期时长，
为摆动腿前向加速度。以正弦曲线规划为例，摆动腿在前半个摆动期会产生正向的加速度，后半个周期会产生负向的加速度。其它的轨迹规划曲线与之类似，此处不再赘述。
需要注意的是，摆动腿在竖直方向上的加减速也会产生加速度，但是相对于前向产生的加速度较小，为了简化分析，此处对其不作考虑。
摆动腿的加减速过程会给支撑腿施加偏转力矩，图3所示即为摆动腿加速度与支撑腿所受偏转力矩的关系示意图，其中，M即为支撑腿所受偏转力矩，由于摆动腿给支撑腿产生的偏转力矩实际上是个惯性力，受力分析时应考虑实际力，也就是地面产生的偏转力矩。
需要注意的是，图3中仅示出了以左腿为支撑腿，右腿为摆动腿的情况，以右腿为支撑腿，左腿为摆动腿的情况与之类似，此处不再赘述。
如图中所示，当t<0.5T时，加速度
偏转力矩M>0，若地面摩擦力不足，则支撑腿向左打滑；
当t＝0.5T时，加速度
偏转力矩M＝0；
当t>0.5T时，加速度
偏转力矩M<0，若地面摩擦力不足，则支撑腿向右打滑。
针对以上情况，本申请实施例提供了一种机器人控制方法，利用对机器人的腰部偏航角(Yaw角)的主动控制来吸收或抵消摆动腿加速度带来的偏转力矩，提高机器人在快速行走过程中的稳定性。
请参阅图4，本申请实施例中的一种机器人控制方法可以包括：
步骤S401、当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值。
当机器人的行走速度较小时，偏转力矩会被地面的摩擦力抵消掉，无需进行考虑，而随着机器人的行走速度不断增大，地面的摩擦力将不足以抵消偏转力矩，机器人的在行走过程中可能出现支撑腿打滑现象。而且，由于机器人摆动腿的提前或滞后着地，会造成加减速过程不对称，这样会使得机器人往一个方向偏转，极易导致机器人摔倒。
因此，在本申请实施例中，可以实时读取机器人规划的行走速度，当行走速度大于预设的速度阈值时，才进行对腰部偏航角的主动控制。所述速度阈值可以根据实际情况进行设置，本申请实施例对其取值不作具体限定。
如图5所示，所述机器人的腰部偏航角的幅值的确定过程具体可以包括：
步骤S4011、根据所述行走速度确定所述机器人的步长。
容易理解地，机器人的行走速度与步长之间成正相关关系，行走速度越快，则所需的步长也越大，反之，行走速度越慢，则所需的步长也越小。在本申请实施例中，可以预先设置机器人的行走速度与步长之间的对应关系，以函数或者列表的形式进行存储，在已知行走速度的情况下，通过这一对应关系即可确定对应的步长。
步骤S4012、根据所述步长确定所述机器人的步态类型。
在本申请实施例中，可以按照步长的大小划分出多种步态类型。在其中的一种具体实现中，若0<sd≤sd1，则确定为第一步态类型，也即小步态；若sd1<sd≤sd2，则确定为第二步态类型，也即中等步态；若sd2<sd≤sd3，则确定为第三步态类型，也即大步态。其中，sd为机器人的步长，sd1为预设的第一步长阈值，也即小步态的步幅上限，sd2为预设的第二步长阈值，也即中等步态的步幅上限，sd3为预设的第三步长阈值，也即大步态的步幅上限，显然sd3为极限步幅，所有的步长均满足|sd|≤sd3。
所述第一步长阈值、第二步长阈值、第三步长阈值均可根据实际情况进行设置，本申请实施例对其取值不作具体限定。
步骤S4013、根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值。
具体地，可以根据下式确定所述腰部偏航角的幅值：
其中，a1和b1为预设的系数，Alim为预设的最大幅值，A为所述腰部偏航角的幅值。
由上式中可以看出，在小步态情况下，偏转力矩较小，偏转力矩对稳定性影响较小，且摩擦力足以抵消偏转力矩，此时可以将腰部偏航角的幅值设置为0，即无需采取对腰部偏航角的主动控制；
在中等步态情况下，偏转力矩增大，偏转力矩对稳定性影响较大，且摩擦力不足以抵消偏转力矩，此时需要采取对腰部偏航角的主动控制来抵消偏转力矩的影响，增加行走的稳定性，且腰部偏航角的幅值应与步长正相关，即步长越大，偏转力矩也越大，需要更大幅度的腰部偏航角来吸收或抵消偏转力矩；
在大步态情况下，偏转力矩进一步增大，但腰部偏航角已经到达其最大幅值，无法继续增大，否则会增加本体的不稳定性，此时只能采取对腰部偏航角的主动控制来削弱偏转力矩的影响，改善行走的不稳定性。
步骤S402、根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划。
在本申请实施例的一种具体实现中，可以根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于协同作用的运动规划，在所述协同作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为正常数。
图6所示即为协同作用的示意图，若在对腰部偏航角进行主动控制的起始时刻，机器人为左脚着地，右腿向前摆动，则可以首先设置腰部偏航角的规划为从0到A(如图6中的Ⅰ阶段所示)，即随着右腿的摆动将腰部偏航角由初始位置逐步向左偏转，直至到达A；当双脚着地时，将腰部偏航角保持为A(如图6中的Ⅱ阶段所示)；而当右脚着地，左腿向前摆动时，则可以设置腰部偏航角的规划为从A到0(如图6中的Ⅲ阶段所示)，即随着左腿的摆动将腰部偏航角由A逐步向右偏转，直至回到初始位置。后续过程与之类似，此处不再赘述。
若在对腰部偏航角进行主动控制的起始时刻，机器人为右脚着地，左腿向前摆动，则可以首先设置腰部偏航角的规划为从0到-A，即随着左腿的摆动将腰部偏航角由初始位置逐步向右偏转，直至到达-A；当双脚着地时，将腰部偏航角保持为-A；而当左脚着地，右腿向前摆动时，则可以设置腰部偏航角的规划为从-A到0，即随着右腿的摆动将腰部偏航角由幅值-A逐步向左偏转，直至回到初始位置。后续过程与之类似，此处不再赘述。
协同作用通过利用对腰部偏航角的主动控制来吸收摆动腿产生的偏转力矩，使得偏转力矩无法传递到支撑腿的脚底而产生支撑腿的偏转运动。
在本申请实施例的另一种具体实现中，可以根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于拮抗作用的运动规划，在所述拮抗作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为负常数。
图7所示即为拮抗作用的示意图，若在对腰部偏航角进行主动控制的起始时刻，机器人为左脚着地，右腿向前摆动，则可以首先设置腰部偏航角的规划为从0到-A(如图7中的Ⅰ阶段所示)，即随着右腿的摆动将腰部偏航角由初始位置逐步向右偏转，直至到达-A；当双脚着地时，将腰部偏航角保持为-A(如图7中的Ⅱ阶段所示)；而当右脚着地，左腿向前摆动时，则可以设置腰部偏航角的规划为从-A到0(如图7中的Ⅲ阶段所示)，即随着左腿的摆动将腰部偏航角由-A逐步向左偏转，直至回到初始位置。后续过程与之类似，此处不再赘述。
若在对腰部偏航角进行主动控制的起始时刻，机器人为右脚着地，左腿向前摆动，则可以首先设置腰部偏航角的规划为从0到A，即随着左腿的摆动将腰部偏航角由初始位置逐步向左偏转，直至到达A；当双脚着地时，将腰部偏航角保持为A；而当左脚着地，右腿向前摆动时，则可以设置腰部偏航角的规划为从A到0，即随着右腿的摆动将腰部偏航角由幅值A逐步向右偏转，直至回到初始位置。后续过程与之类似，此处不再赘述。
拮抗作用通过利用对腰部偏航角的主动控制来抵消摆动腿产生的偏转力矩，使得偏转力矩无法传递到支撑腿的脚底而产生支撑腿的偏转运动。
协同作用和拮抗作用通常均可以产生一定的效果，具体采用哪种形式的控制方法，可以根据实际工程问题而定。
步骤S403、控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动。
具体地，若所述机器人存在腰部旋转关节，则可以控制所述腰部旋转关节按照所述腰部偏航角执行关节运动。
若所述机器人不存在腰部旋转关节，则上述过程中的腰部偏航角实际上是一个虚拟量，即虚拟Yaw角，上述过程中对腰部偏航角的主动控制即为对虚拟Yaw角的主动控制(Active Control based on Virtual Yaw，ACVY)。在对虚拟Yaw角进行运动规划之后，可以对虚拟Yaw角进行逆运动学分析，得到所述机器人的各个关节角度，并控制所述机器人按照分析得到的各个关节角度执行关节运动。具体的逆运动学分析过程可以参见现有技术中的任意一种逆运动学分析方法，本申请实施例对此不再赘述。
综上所述，本申请实施例当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动。通过本申请实施例，利用对腰部偏航角的主动控制来吸收或抵消摆动腿加速度带来的偏转力矩，极大提高了机器人在快速行走过程中的稳定性。
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机器人控制方法，图8示出了本申请实施例提供的一种机器人控制装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种机器人控制装置可以包括：
幅值确定模块801，用于当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；
偏航角规划模块802，用于根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；
运动控制模块803，用于控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动。
进一步地，所述幅值确定模块可以包括：
步长确定单元，用于根据所述行走速度确定所述机器人的步长；
步态类型确定单元，用于根据所述步长确定所述机器人的步态类型；
幅值确定单元，用于根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值。
进一步地，所述幅值确定单元具体用于根据下式确定所述腰部偏航角的幅值：
其中，sd为所述机器人的步长，sd1为预设的第一步长阈值，sd2为预设的第二步长阈值，sd3为预设的第三步长阈值，若0<sd≤sd1，所述机器人为第一步态类型，若sd1<sd≤sd2，所述机器人为第二步态类型，若sd2<sd≤sd3，所述机器人为第三步态类型，a1和b1为预设的系数，Alim为预设的最大幅值，A为所述腰部偏航角的幅值。
在一种具体实现中，所述偏航角规划模块可以包括：
协同规划单元，用于根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于协同作用的运动规划，在所述协同作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为正常数。
在另一种具体实现中，所述偏航角规划模块可以包括：
拮抗规划单元，用于根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于拮抗作用的运动规划，在所述拮抗作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为负常数。
可选地，所述机器人存在腰部旋转关节，所述运动控制模块包括：
第一控制单元，用于控制所述腰部旋转关节按照所述腰部偏航角执行关节运动。
可选地，所述机器人不存在腰部旋转关节，所述运动控制模块包括：
关节角度计算单元，用于对所述腰部偏航角进行逆运动学分析，得到所述机器人的各个关节角度；
第二控制单元，用于控制所述机器人按照分析得到的各个关节角度执行关节运动。
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9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9所示，该实施例的机器人9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个机器人控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示模块801至模块803的功能。
示例性的，所述计算机程序92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91中，并由所述处理器90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92在所述机器人9中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图9仅仅是机器人9的示例，并不构成对机器人9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9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90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91可以是所述机器人9的内部存储单元，例如机器人9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述机器人9的外部存储设备，例如所述机器人9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91还可以既包括所述机器人9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述机器人9所需的其它程序和数据。所述存储器91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。所述计算机可读存储介质可以包括：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，Random Access 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，所述计算机可读存储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，计算机可读存储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 (8)
1.一种机器人控制方法，其特征在于，包括：
当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；
根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；
控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动；
所述根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值，包括：
根据所述行走速度确定所述机器人的步长；
根据所述步长确定所述机器人的步态类型；
根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；
所述根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值，包括：
根据下式确定所述腰部偏航角的幅值：
其中，s d 为所述机器人的步长，s d1为预设的第一步长阈值，s d2为预设的第二步长阈值，s d3为预设的第三步长阈值，若0＜s d ≤s d1，所述机器人为第一步态类型，若s d1＜s d ≤s d2，所述机器人为第二步态类型，若s d2＜s d ≤s d3，所述机器人为第三步态类型，a 1和b 1为预设的系数，A lim 为预设的最大幅值，A为所述腰部偏航角的幅值。
2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划，包括：
根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于协同作用的运动规划，在所述协同作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为正常数。
3.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划，包括：
根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行基于拮抗作用的运动规划，在所述拮抗作用下，所述腰部偏航角的加速度与所述机器人的摆动腿的加速度之比为负常数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人控制方法，其特征在于，所述机器人存在腰部旋转关节；
所述控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动，包括：
控制所述腰部旋转关节按照所述腰部偏航角执行关节运动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人控制方法，其特征在于，所述机器人不存在腰部旋转关节；
所述控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动，包括：
对所述腰部偏航角进行逆运动学分析，得到所述机器人的各个关节角度；
控制所述机器人按照分析得到的各个关节角度执行关节运动。
6.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：
幅值确定模块，用于当机器人的行走速度大于预设的速度阈值时，根据所述行走速度确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；
偏航角规划模块，用于根据所述幅值对所述机器人的腰部偏航角进行运动规划；
运动控制模块，用于控制所述机器人按照规划的腰部偏航角执行关节运动；
所述幅值确定模块包括：
步长确定单元，用于根据所述行走速度确定所述机器人的步长；
步态类型确定单元，用于根据所述步长确定所述机器人的步态类型；
幅值确定单元，用于根据所述步态类型确定所述机器人的腰部偏航角的幅值；具体地，根据下式确定所述腰部偏航角的幅值：
其中，s d 为所述机器人的步长，s d1为预设的第一步长阈值，s d2为预设的第二步长阈值，s d3为预设的第三步长阈值，若0＜s d ≤s d1，所述机器人为第一步态类型，若s d1＜s d ≤s d2，所述机器人为第二步态类型，若s d2＜s d ≤s d3，所述机器人为第三步态类型，a 1和b 1为预设的系数，A lim 为预设的最大幅值，A为所述腰部偏航角的幅值。
7.一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5中任一项所述的机器人控制方法的步骤。
8.一种机器人，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5中任一项所述的机器人控制方法的步骤。
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