CN112180958A - 机器人及其运动协调方法、控制装置和可读存储介质 - Google Patents
机器人及其运动协调方法、控制装置和可读存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112180958A CN112180958A CN202011010249.2A CN202011010249A CN112180958A CN 112180958 A CN112180958 A CN 112180958A CN 202011010249 A CN202011010249 A CN 202011010249A CN 112180958 A CN112180958 A CN 112180958A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- foot
- duration
- target
- robot
- motion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 151
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005021 gait Effects 0.000 claims abstract description 132
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 30
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 259
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0891—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
- B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种运动协调方法，该方法包括：按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长；所述第一时长为所述第一足部完成所述设定行走动作所需的时长，所述第二时长为所述第二足部完成所述设定行走动作所需的时长；根据所述第一时长和所述第二时长确定运动调整参数；按照所述运动调整参数调整所述设定步态控制参数，以使所述第一足部和第二足部协调运动。本发明还公开了一种机器人控制装置、机器人和计算机可读存储介质。本发明旨在提高机器人的运动协调性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及运动协调方法、机器人控制装置、机器人和计算机可读存储介质。
背景技术
随着经济技术的发展，机器人已经成为一个研究的热点，在医疗、生产、救援等方面具有突出的优势，其中，可仿真人类足部运动的机器人更是具有广阔的应用场景，例如，末端牵引式医疗康机器人通过仿真足部运动辅助具有行走障碍的人进行康复治疗。
然而，目前机器人的每个自由度都需要一个直流伺服电机进行驱动，不同的足部分别采用不同的伺服电机，机器人按照预先拟定的参数运行以拟人步态行走时，各个电机运行精度的差异会导致机器人的不同足部出现运动不协调的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种运动协调方法，旨在提高机器人的运动协调性。
为实现上述目的，本发明提供一种运动协调方法，应用于机器人，所述机器人包括第一足部和第二足部，所述运动协调方法包括以下步骤：
按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长；所述第一时长为所述第一足部完成所述设定行走动作所需的时长，所述第二时长为所述第二足部完成所述设定行走动作所需的时长；
根据所述第一时长和所述第二时长确定运动调整参数；
按照所述运动调整参数调整所述设定步态控制参数，以使所述第一足部和第二足部协调运动。
可选地，所述设定步态控制参数包括所述第一足部对应的第一设定步态控制参数和所述第二足部对应的第二设定步态控制参数，所述根据所述第一时长和所述第二时长确定运动调整参数的步骤包括：
根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数；所述目标足部为所述第一足部和所述第二足部中之一；
所述按照所述运动调整参数调整所述设定步态控制参数的步骤包括：
按照所述目标运动调整参数调整所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数。
可选地，所述根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数的步骤包括：
确定所述第一时长和所述第二时长的比值；
将所述比值作为所述目标运动调整参数。
可选地，所述目标运动调整参数包括目标运动速度调整参数，定义所述第一足部和所述第二足部中除所述目标足部以外的另一足部为参考足部，定义所述第一时长和所述第二时长中所述目标足部对应的时长为目标时长，定义所述第一时长和所述第二时长中所述参考足部对应的时长为参考时长；
所述按照所述目标运动调整参数调整所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的步骤包括：
若所述目标时长大于所述参考时长，则按照所述目标运动速度调整参数增大所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数中的设定速度；
若所述目标时长小于所述参考时长，则按照所述目标运动速度调整参数减小所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数中的设定速度。
可选地，所述根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数的步骤之前，还包括：
确定所述第一时长与所述第二时长的偏差量；
若所述偏差量大于或等于设定阈值，则执行所述根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数的步骤；
若所述偏差量小于所述设定阈值，则返回执行所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长的步骤。
可选地，所述按照所述目标运动调整参数调整所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的步骤之后，还包括：
获取所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的调整次数；
若获取的调整次数小于或等于设定次数，则返回执行所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长的步骤。
可选地，所述获取所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的调整次数的步骤之后，还包括：
若获取的调整次数大于所述设定次数，将目标足部设置为所述第一足部和所述第二足部中之另一；
返回执行所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长的步骤。
可选地，所述将目标足部设置为所述第一足部和所述第二足部中之另一的步骤之前，还包括：
若获取的调整次数大于所述设定次数，判断所述第一足部和所述第二足部中除所述目标足部以外的另一足部对应的调整次数是否大于所述设定次数；
若否，则执行所述将目标足部设置为所述第一足部和所述第二足部中之另一的步骤；
若是，则获取所述第一足部对应的第一设定位置和所述第二足部对应的第二设定位置；
在所述机器人处于运动状态时，若所述第一足部到达所述第一设定位置、且所述第二足部未到达所述第二设定位置，则控制所述第一足部在所述第一设定位置等待，直至所述第二足部到达所述第二设定位置，以使所述第一足部和第二足部协调运动。
可选地，所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作的步骤包括：
按照设定步态控制参数控制所述机器人的第一足部和第二足部分别完成一个步态周期的行走动作；所述步态周期为同一侧足部从脚跟离地至脚跟再次着地的行进过程。
此外，为了实现上述目的，本申请还提出一种机器人控制装置，所述机器人控制装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的运动协调程序，所述运动协调程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的运动协调方法的步骤。
此外，为了实现上述目的，本申请还提出一种机器人，所述机器人包括如上所述的机器人控制装置。
此外，为了实现上述目的，本申请还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有运动协调程序，所述运动协调程序被处理器执行时实现如上任一项所述的运动协调方法的步骤。
本发明提出的一种运动协调方法，该方法获取机器人在按照设定步态控制参数运行以执行设定行走动作时两个足部分别对应的第一时长和第二时长，根据第一时长和第二时长对应运动调整参数对原来的设定步态控制参数进行调整，由于第一时长和第二时长为两个足部完成相同行走动作分别所消耗的时长，可反映两个足部相互之间的实际协调程度，因此基于第一时长和第二时长对设定步态控制参数进行调整，使机器人按照设定步态控制参数运行实现行走时，两个足部运动协调性较差时可调整至协调运动的状态，实现机器人运动协调性的提高。
附图说明
图1为本发明机器人控制装置一实施例运行涉及的硬件结构示意图；
图2为本发明运动协调方法一实施例的流程示意图；
图3为本发明运动协调方法另一实施例的流程示意图；
图4为本发明运动协调方法又一实施例的流程示意图；
图5为本发明运动协调方法再一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长；所述第一时长为所述第一足部完成所述设定行走动作所需的时长，所述第二时长为所述第二足部完成所述设定行走动作所需的时长；根据所述第一时长和所述第二时长确定运动调整参数；按照所述运动调整参数调整所述设定步态控制参数，以使所述第一足部和第二足部协调运动。
由于现有技术中，目前机器人的每个自由度都需要一个直流伺服电机进行驱动，不同的足部分别采用不同的伺服电机，机器人按照预先拟定的参数运行以拟人步态行走时，各个电机运行精度的差异会导致机器人的不同足部出现运动不协调的问题。
本发明提供上述的解决方案，旨在提高机器人的运动协调性。
本发明实施例提出一种机器人，该机器人具体为可以执行行走动作的机器人，尤其是执行双足行走的机器人。在本实施例中，机器人具体为末端牵引式医疗康复机器人；在其他实施例中，机器人还可根据实际需求设置为其他类型的机器人，例如家政服务机器人、行星探索机器人、抢险救灾机器人等。
在本发明实施例中，机器人具体包括第一足部、第二足部和机器人控制装置。其中，第一足部和第二足部均与机器人控制装置连接，机器人控制装置可用于控制第一足部和第二足部中的伺服电机运行，以对第一足部和第二足部的运动进行控制。
需要说明的是，在本实施例中，机器人控制装置可内置于机器人本体。在其他实施例中，机器人控制装置也可根据实际需求独立于机器人设置。
在本发明实施例中，参照图1，机器人控制装置包括：处理器1001(例如CPU)，存储器1002，计时器1003等。存储器1002可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1002可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
其中，存储器1002和计时器1003均与处理器1001连接。存储器1002可用于存储机器人运行相关的参数，例如设定步态控制参数，处理器1001可读取存储器1002中的数据以实现对机器人的控制，此外，处理器1001也可在控制机器人运行时将产生的相关数据保存至存储器中。计时器1003具体用于计算机器人运行过程中时间信息。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的装置结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机可读存储介质的存储器1002中可以包括运动协调程序。在图1所示的装置中，处理器1001可以用于调用存储器1002中存储的运动协调程序，并执行以下实施例中运动协调方法的相关步骤操作。
基于上述机器人，本发明实施例还提供一种运动协调方法。
参照图2，提出本申请运动协调方法一实施例。在本实施例中，所述运动协调方法包括：
步骤S10，按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长；所述第一时长为所述第一足部完成所述设定行走动作所需的时长，所述第二时长为所述第二足部完成所述设定行走动作所需的时长；
设定步态控制参数具体指的是预先设置的用于控制机器人足部运动的控制参数。设定步态控制参数具体包括足部运动轨迹点的位置(如空间坐标)，足部的速度、足部的加速度、踝关节姿态、速度调节因子等。在设定步态控制参数中，机器人在足部运动过程中形成的运动轨迹上的每个位置点均会在设定步态控制参数中具有对应的参数。
按照设定步态控制参数控制机器人运行指的是按照设定步态控制参数对足部相应的伺服电机的运行参数进行调整，以使足部在其对应的伺服电极的驱动下执行行走动作。
设定行走动作具体指的预先设置的足部所需完成行走的动作。在本实施例中，将完成一步作为设定行走动作，基于此，按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作的步骤包括：按照设定步态控制参数控制所述机器人的第一足部和第二足部分别完成一个步态周期的行走动作；所述步态周期为同一侧足部从脚跟离地至脚跟再次着地的行进过程。也就是说，完成一个步态周期相当于完成一步。这里采用一个步态周期的行走动作作为设定行走动作，由于一个完整的步态周期相对于不完整的步态周期识别精度较高，因此可保证后续设定步态控制参数调整的准确性，此外，一个步态周期检测方式较为简单且所需耗费的时间较短，因此可保证后续设定步态控制参数调整的效率。需要说明的是，在其他实施例中，设定行走动作还可根据实际需求设置为其他的动作，例如行走指定的距离、行走指定的多步等。
第一时长具体指的是第一足部开始执行设定行走动作的时间点至结束设定行走动作的时间点之间的时间长度。第二时长具体指的是第二足部开始执行设定行走动作的时间点至结束设定行走动作的时间点之间的时间长度。具体的，可将下发指令控制第一足部执行设定行走动作的时间点为第一时长的第一计时起点，此后，将检测到第一足部的脚跟从离地切换至着地(脚跟相对于地面的状态可通过设于足部的传感器检测、也可通过设于机器人行走地面的检测装置检测等)的时间点作为第一时长的第一计时结束点，计算第一计时起点与第一计时结束点之间的时间间隔作为第一时长。此外，第二时长可类比参照第一时长的获取过程，在此不作赘述。
步骤S20，根据所述第一时长和所述第二时长确定运动调整参数；
运动调整参数具体指的是设定步态控制参数的控制下，机器人的足部运动从当前状态变换至双足协调运动状态所需要的对设定步态控制参数的调整动作的特征参数。运动调整参数表征的是当前的设定步态控制参数与双足协调运动所需的设定步态控制参数之间的关系。运动调整参数可以是关于足部运动速度的调整参数、也可以是关于足部的步长的调整参数、还可以是关于足部抬脚高度的调整参数，等等。在本实施例中，运动调整参数具体指的是上述的速度调节因子，用于设定步态控制参数中足部的速度进行调整。
具体的，运动调整参数可具体包括当前设定步态控制参数的调整方式(如增大、减小等)、调整幅度和/或调整比例等。其中，运动调整参数可以同时包括第一足部和第二足部分别对应的调整参数，也可包括第一足部和第二足部中之一所对应的调整参数。
不同的第一时长和第二时长对应有不同的运动调整参数，可预先建立第一时长、第二时长与运动调整参数之间的对应关系。对应关系具体可以有公式、映射关系、算法模型等形式。在对应关系中，第一时长和第二时长比值不同可对应有不同的运动调整参数，或者，第一时长和第二时长之间偏差量的不同可对应有不同的运动调整参数，又或者，不同的第一时长和第二时长可对应有不同的标准时长(标准时长的大小具体可位于第一时长与第二时长两个数值形成的数值区间内)，基于第一时长与标准时长之间的数量关系(如偏差或比例)和/或第二时长与标准时长之间的数量关系(如偏差或比例)可对应有不同的运动调整参数，等等。基于此，获取对应关系，可确定当前第一时长和第二时长所对应的参数作为当前机器人的运动调整参数。
步骤S30，按照所述运动调整参数调整所述设定步态控制参数，以使所述第一足部和第二足部协调运动。
具体的，按照运动调整参数中的调整方式、调整幅度和/或调整比例等对设定步态控制参数中相应的参数进行调整。例如，运动调整参数为速度调节因子时，可将设定步态控制参数中的速度调节因子替换成当前所确定的运动调整参数，以实现对足部运动速度的调整。
其中，基于调整后的设定步态控制参数控制机器人行走时足部的运动协调度大于或等于基于调整前的设定步态控制参数控制机器人行走时足部的运动协调度。
本发明实施例提出的一种运动协调方法，该方法获取机器人在按照设定步态控制参数运行以执行设定行走动作时两个足部分别对应的第一时长和第二时长，根据第一时长和第二时长对应运动调整参数对原来的设定步态控制参数进行调整，由于第一时长和第二时长为两个足部完成相同行走动作分别所消耗的时长，可反映两个足部相互之间的实际协调程度，因此基于第一时长和第二时长对设定步态控制参数进行调整，使机器人按照设定步态控制参数运行实现行走时，两个足部运动协调性较差时可调整至协调运动的状态，实现机器人运动协调性的提高。
进一步的，基于上述实施例，提出本申请运动协调方法另一实施例。在本实施例中，所述设定步态控制参数包括所述第一足部对应的第一设定步态控制参数和所述第二足部对应的第二设定步态控制参数，参照图3，所述步骤S20包括：
步骤S21，根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数；所述目标足部为所述第一足部和所述第二足部中之一；
目标足部可根据需求在步骤S21之前，甚至是步骤S10之前进行确定。目标足部的选取可按照设定规则，如优先将第一足部和第二足部中未调整过的足部选取为目标足部。此外，目标足部的选取也可根据机器人当前的实际情况设置，如将第一时长和第二时长中时长较长的时长对应的足部作为目标足部，也可将第一时长和第二时长中时长较短的时长对应的足部作为目标足部，还可将第一时长和第二时长中与设定基准时长偏差较大的时长对应的足部作为目标足部，等等。
若目标足部为第一足部，基于当前第一时长和第二时长所确定的目标运动调整参数是关于第一设定步态控制参数的调整参数；若目标足部为第二足部，基于当前第一时长和第二时长所确定的目标运动调整参数是关于第二设定步态控制参数的调整参数。
在本实施例中，确定所述第一时长和所述第二时长的比值；将所述比值作为所述目标运动调整参数。具体的，定义第一时长为T1，第二时长为T2，当目标足部为第一足部时，目标运动调整参数为T1/T2；当目标足部为第二足部时，目标运动调整参数为T2/T1。
所述步骤S30包括：
步骤S31，按照所述目标运动调整参数调整所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数。
具体的，目标足部为第一足部时，按照目标运动调整参数对第一设定步态控制参数进行调整，例如将第一设定步态控制参数中的速度调节因子替换为T1/T2；目标足部为第二足部时，按照目标运动调整参数对第二设定步态控制参数进行调整，例如将第二设定步态控制参数中的速度调节因子替换为T2/T1。
在本实施例中，每个足部分别具有其对应的设定步态控制参数，基于第一时长和第二时长对两个足部中的一个足部所对应的设定步态控制参数进行调整，而另一个足部的设定步态控制参数不调整，可避免同时调整时难以评估两个足部的电机之间的配合精度导致调整后双足的协调度与所需的协调度存在差异，而通过单独对目标足部对应的设定步态控制参数的调整，可保证目标足部可往与另一足部协调度提高的方向进行调整，从而保证设定步态控制参数调整后两个足部的协调性的有效提高。
具体的，在本实施例中，所述目标运动调整参数包括目标运动速度调整参数，定义所述第一足部和所述第二足部中除所述目标足部以外的另一足部为参考足部，定义所述第一时长和所述第二时长中所述目标足部对应的时长为目标时长，定义所述第一时长和所述第二时长中所述参考足部对应的时长为参考时长，所述步骤S31包括：
步骤S311，若所述目标时长大于所述参考时长，则按照所述目标运动速度调整参数增大所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数中的设定速度；
步骤S312，若所述目标时长小于所述参考时长，则按照所述目标运动速度调整参数减小所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数中的设定速度。
具体的，若第一足部为目标足部，则第二足部为参考足部，第一时长为目标时长，第二时长为参考时长；若第二足部为目标足部，则第一足部为参考足部，第一时长为参考时长，第二时长为目标时长。
在本实施例中，目标时长大于所述参考时长，表明目标足部当前以设定步态控制参数运行时相较于参考足部的速度过慢，因此，通过目标运动速度调整参数增大目标足部对应的设定步态控制参数中的足部速度，而参考足部对应的设定步态控制参数中的足部速度维持不变，从而实现后续按照目标足部和参考足部按照调整后的设定步态控制参数运行时，目标足部的足部速度可加快，使目标足部与参考足部完成相同的行走动作时的时长差异可减少，实现两个足部之间协调性的提高。
在本实施例中，目标时长小于所述参考时长，表明目标足部当前以设定步态控制参数运行时相较于参考足部的速度过快，因此，通过目标运动速度调整参数减小目标足部对应的设定步态控制参数中的足部速度，而参考足部对应的设定步态控制参数中的足部速度维持不变，从而实现后续按照目标足部和参考足部按照调整后的设定步态控制参数运行时，目标足部的足部速度可减慢，使目标足部与参考足部完成相同的行走动作时的时长差异可减少，实现两个足部之间协调性的提高。
进一步的，基于上述实施例，提出本申请运动协调方法又一实施例。在本实施例中，参照图4，所述步骤S31之后，还包括：
步骤S40，获取所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的调整次数；
具体的，可预先设置有用于运动协调性调整的运行模式。在进入该运行模式时，执行步骤S10，按照上述实施例中的运动协调方法对设定步态控制参数进行调整。此外，在进入该运行模式时，执行步骤S10之前，可先将用于表征每个足部的调整次数的预设参数设置为初始值0，后续每个足部对应的设定步态控制参数调整一次则该足部预设参数的计数值增加1，若未对足部所对应的设定步态控制参数进行调整则维持该足部当前预设参数的计数值不变。例如，进入运动模式时，第一足部对应的预设参数为0，后续对第一足部对应的第一设定步态控制参数调整一次，则将预设参数设置为1，后续对第一足部对应的第一设定步态控制参数再调整一次，则预设参数设置为2，如此类推。第二足部的调整次数也类比第一足部的进行记录，在此不作赘述。
当目标足部为第一足部时，则获取当前第一足部对应的预设参数作为目标足部当前的调整次数；当目标足部为第二足部时，则获取当前第二足部对应的预设参数作为目标足部当前的调整次数。
步骤S50，判断当前获取的调整次数是否小于或等于设定次数；
若获取的调整次数小于或等于设定次数，则返回执行步骤S10；若获取的调整次数大于所述设定次数，则执行步骤S60后返回执行步骤S10。
设定次数可按照实际情况进行设置。具体的，在本实施例中，设定次数具体为3。在其他实施例中，设定次数还可根据实际情况设置为其他数值，如2、4、5等。
步骤S60，将目标足部设置为所述第一足部和所述第二足部中之另一；
具体的，当前的目标足部为第一足部时，则将目标足部设置为第二足部后返回执行步骤S10；当前的目标足部为第二足部时，则将目标足部设置为第一足部后返回执行步骤S10。
在本实施例中，通过上述方式，一个足部调整次数足够多时采用对另一个足部继续调整方式来提高两个足部之间的协调性，通过此方式，一方面两个足部独立调整有利于保证调整后两个足部之间的协调性有效提高，另一方面可避免对一个足部过多的调整，保证两个足部配合行走时机器人的性能处于较佳状态(例如可避免机器人行走速度过慢或过快)。
进一步的，在本实施例中，执行步骤S60之前，还包括：
步骤S501，若获取的调整次数大于所述设定次数，判断所述第一足部和所述第二足部中除所述目标足部以外的另一足部对应的调整次数是否大于所述设定次数；
若否，则执行步骤S60；若是，则执行步骤S70、步骤S80。
具体的，若当前目标足部的设定步态控制参数的调整次数大于设定次数，在进一步对另一个足部进行调整前，可对另一个足部的调整次数进行判断是否也大于设定次数，若否，则可进一步对另一个足部进行调整；若两个足部的调整次数均大于设定次数，则表明已将两个足部调整至其所能达到的最协调状态，再进一步调整会对电机甚至机器人的行走效果产生负面影响，因此此时可结束对设定步态控制参数的调整。
步骤S70，获取所述第一足部对应的第一设定位置和所述第二足部对应的第二设定位置；
步骤S80，在所述机器人处于运动状态时，若所述第一足部到达所述第一设定位置、且所述第二足部未到达所述第二设定位置，则控制所述第一足部在所述第一设定位置等待，直至所述第二足部到达所述第二设定位置，以使所述第一足部和第二足部协调运动。
第一设定位置和第二设定位置具体的位置可根据实际情况从机器人的预先设置的运动轨迹中进行选取。其中，第一设定位置和第二设定位置有一组或多于一组。在按照设定步态控制参数控制机器人沿其设定的运动轨迹中行走时，先到达设定位置的足部在原地等待，等待另一个足部到达对应的设定位置时，等待的足部才进行下一步的动作。通过此方式，在两个足部均调整足够多次数后，通过获取设定位置实现第一足部和第二足部运动过程中的强制同步，以保证机器人运动的协调性。
进一步的，基于上述任一实施例，提出本申请运动协调方法再一实施例。在本实施例中，参照图5，所述步骤S20(或步骤S21)之前，还包括：
步骤S01，确定所述第一时长与所述第二时长的偏差量；
步骤S02，判断所述偏差量是否大于或等于设定阈值；
若所述偏差量大于或等于设定阈值，则执行步骤S20(或步骤S21)；若所述偏差量小于所述设定阈值，则返回执行步骤S10。
偏差量具体指的是第一时长和第二时长差值的绝对值。设定阈值可根据机器人行走协调性的实际需求进行设置。例如，在本实施例中，设定阈值为100ms。在其他实施例中，设定阈值还可根据实际需求设置为50ms、150ms、200ms、300ms等。
设定阈值具体用于评估两个足部运动的协调程度。偏差量大于或等于设定阈值，表明当前两个足部的协调性较差，需要对当前控制机器人运行的设定步态控制参数进行调整以进一步提高两个足部之间的协调性；偏差量小于设定阈值，表明当前两个足部之间的协调性较好，无需对当前控制机器人运行的设定步态控制参数进行调整。
本实施例通过上述的步骤S01、步骤S02，保证机器人双足的协调性与设定的需求不匹配时才对设定步态控制参数进行调整，否则机器人双足的协调性与设定的需求匹配时及时时长存在差异也不会设定步态控制参数进行调整，从而试下对机器人运动协调程度好坏的准确识别，避免步态控制参数不必要的调整，保证机器人运动协调性的同时保证机器人稳定运行。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有运动协调程序，所述运动协调程序被处理器执行时实现如上运动协调方法任一实施例的相关步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，机器人，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，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 (12)
1.一种运动协调方法，应用于机器人，所述机器人包括第一足部和第二足部，其特征在于，所述运动协调方法包括以下步骤：
按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长；所述第一时长为所述第一足部完成所述设定行走动作所需的时长，所述第二时长为所述第二足部完成所述设定行走动作所需的时长；
根据所述第一时长和所述第二时长确定运动调整参数；
按照所述运动调整参数调整所述设定步态控制参数，以使所述第一足部和第二足部协调运动。
2.如权利要求1所述的运动协调方法，其特征在于，所述设定步态控制参数包括所述第一足部对应的第一设定步态控制参数和所述第二足部对应的第二设定步态控制参数，所述根据所述第一时长和所述第二时长确定运动调整参数的步骤包括：
根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数；所述目标足部为所述第一足部和所述第二足部中之一；
所述按照所述运动调整参数调整所述设定步态控制参数的步骤包括：
按照所述目标运动调整参数调整所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数。
3.如权利要求2所述的运动协调方法，其特征在于，所述根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数的步骤包括：
确定所述第一时长和所述第二时长的比值；
将所述比值作为所述目标运动调整参数。
4.如权利要求2所述的运动协调方法，其特征在于，所述目标运动调整参数包括目标运动速度调整参数，定义所述第一足部和所述第二足部中除所述目标足部以外的另一足部为参考足部，定义所述第一时长和所述第二时长中所述目标足部对应的时长为目标时长，定义所述第一时长和所述第二时长中所述参考足部对应的时长为参考时长；
所述按照所述目标运动调整参数调整所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的步骤包括：
若所述目标时长大于所述参考时长，则按照所述目标运动速度调整参数增大所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数中的设定速度；
若所述目标时长小于所述参考时长，则按照所述目标运动速度调整参数减小所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数中的设定速度。
5.如权利要求2所述的运动协调方法，其特征在于，所述根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数的步骤之前，还包括：
确定所述第一时长与所述第二时长的偏差量；
若所述偏差量大于或等于设定阈值，则执行所述根据所述第一时长和所述第二时长确定目标足部对应的目标运动调整参数的步骤；
若所述偏差量小于所述设定阈值，则返回执行所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长的步骤。
6.如权利要求2至5中任一项所述的运动协调方法，其特征在于，所述按照所述目标运动调整参数调整所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的步骤之后，还包括：
获取所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的调整次数；
若获取的调整次数小于或等于设定次数，则返回执行所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长的步骤。
7.如权利要求6所述的运动协调方法，其特征在于，所述获取所述目标足部对应的第一设定步态控制参数或第二设定步态控制参数的调整次数的步骤之后，还包括：
若获取的调整次数大于所述设定次数，将目标足部设置为所述第一足部和所述第二足部中之另一；
返回执行所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作，获取第一时长和第二时长的步骤。
8.如权利要求7所述的运动协调方法，其特征在于，所述将目标足部设置为所述第一足部和所述第二足部中之另一的步骤之前，还包括：
若获取的调整次数大于所述设定次数，判断所述第一足部和所述第二足部中除所述目标足部以外的另一足部对应的调整次数是否大于所述设定次数；
若否，则执行所述将目标足部设置为所述第一足部和所述第二足部中之另一的步骤；
若是，则获取所述第一足部对应的第一设定位置和所述第二足部对应的第二设定位置；
在所述机器人处于运动状态时，若所述第一足部到达所述第一设定位置、且所述第二足部未到达所述第二设定位置，则控制所述第一足部在所述第一设定位置等待，直至所述第二足部到达所述第二设定位置，以使所述第一足部和第二足部协调运动。
9.如权利要求1至5中任一项所述的运动协调方法，其特征在于，所述按照设定步态控制参数控制机器人执行设定行走动作的步骤包括：
按照设定步态控制参数控制所述机器人的第一足部和第二足部分别完成一个步态周期的行走动作；所述步态周期为同一侧足部从脚跟离地至脚跟再次着地的行进过程。
10.一种机器人控制装置，其特征在于，所述机器人控制装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的运动协调程序，所述运动协调程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的运动协调方法的步骤。
11.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括第一足部、第二足部以及如权利要求10所述的机器人控制装置，所述第一足部和所述第二足部均与所述机器人控制装置连接。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有运动协调程序，所述运动协调程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的运动协调方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011010249.2A CN112180958B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 机器人及其运动协调方法、控制装置和可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011010249.2A CN112180958B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 机器人及其运动协调方法、控制装置和可读存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112180958A true CN112180958A (zh) | 2021-01-05 |
| CN112180958B CN112180958B (zh) | 2022-08-19 |
Family
ID=73955948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011010249.2A Active CN112180958B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 机器人及其运动协调方法、控制装置和可读存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112180958B (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5221883A (en) * | 1990-11-30 | 1993-06-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | System for controlling locomotion of legged walking robot |
| US5808433A (en) * | 1995-09-29 | 1998-09-15 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of generating gait of legged walking robot and system for controlling its locomotion |
| CN101403925A (zh) * | 2008-10-28 | 2009-04-08 | 北京理工大学 | 一种仿人机器人稳定行走的脚着地时间的控制方法及系统 |
| CN103407513A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-11-27 | 清华大学 | 采用弹簧耦合的平地动力式双足机器人行走方法 |
| US20150120044A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-04-30 | Disney Enterprises, Inc. | Method for gait generation and tracking control for a bipedal walking robot |
| CN104656440A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-27 | 清华大学 | 仿人机器人步态生成方法 |
| CN105269577A (zh) * | 2015-06-26 | 2016-01-27 | 浙江大学 | 仿人双足机器人步态切换控制系统及控制方法 |
| CN105329333A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-17 | 清华大学 | 基于延迟反馈的双足机器人行走非单周期步态控制方法 |
| CN105511465A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-04-20 | 歌尔声学股份有限公司 | 一种双足机器人的步态控制方法和装置 |
| CN105608309A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-25 | 杭州南江机器人股份有限公司 | 一种双足机器人步行规划和控制方法 |
| CN105973143A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-09-28 | 北京理工大学 | 一种双足行走步行参数的测量方法与装置 |
| CN109333534A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-15 | 广东工业大学 | 预规划的实时步态控制算法 |
| CN109987169A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 深圳市优必选科技有限公司 | 双足机器人的步态控制方法、装置、终端设备及介质 |
| CN110989585A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-10 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 避奇异的步态规划方法、装置、可读存储介质及机器人 |
| CN111240339A (zh) * | 2020-02-11 | 2020-06-05 | 之江实验室 | 一种双足机器人的仿人步态规划方法 |
| US20200206898A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Ubtech Robotics Corp Ltd | Biped robot gait control method and biped robot |
-
2020
- 2020-09-23 CN CN202011010249.2A patent/CN112180958B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5221883A (en) * | 1990-11-30 | 1993-06-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | System for controlling locomotion of legged walking robot |
| US5808433A (en) * | 1995-09-29 | 1998-09-15 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of generating gait of legged walking robot and system for controlling its locomotion |
| CN101403925A (zh) * | 2008-10-28 | 2009-04-08 | 北京理工大学 | 一种仿人机器人稳定行走的脚着地时间的控制方法及系统 |
| CN103407513A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-11-27 | 清华大学 | 采用弹簧耦合的平地动力式双足机器人行走方法 |
| US20150120044A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-04-30 | Disney Enterprises, Inc. | Method for gait generation and tracking control for a bipedal walking robot |
| CN104656440A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-27 | 清华大学 | 仿人机器人步态生成方法 |
| CN105269577A (zh) * | 2015-06-26 | 2016-01-27 | 浙江大学 | 仿人双足机器人步态切换控制系统及控制方法 |
| CN105329333A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-17 | 清华大学 | 基于延迟反馈的双足机器人行走非单周期步态控制方法 |
| CN105511465A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-04-20 | 歌尔声学股份有限公司 | 一种双足机器人的步态控制方法和装置 |
| US20180004208A1 (en) * | 2015-12-02 | 2018-01-04 | Goertek Inc. | Method and device for controlling gait of biped robot |
| CN105608309A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-25 | 杭州南江机器人股份有限公司 | 一种双足机器人步行规划和控制方法 |
| CN105973143A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-09-28 | 北京理工大学 | 一种双足行走步行参数的测量方法与装置 |
| CN109987169A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 深圳市优必选科技有限公司 | 双足机器人的步态控制方法、装置、终端设备及介质 |
| CN109333534A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-15 | 广东工业大学 | 预规划的实时步态控制算法 |
| US20200206898A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Ubtech Robotics Corp Ltd | Biped robot gait control method and biped robot |
| CN110989585A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-10 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 避奇异的步态规划方法、装置、可读存储介质及机器人 |
| CN111240339A (zh) * | 2020-02-11 | 2020-06-05 | 之江实验室 | 一种双足机器人的仿人步态规划方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| AZHAR AULIA SAPUTRA 等: "《Evolving a Sensory–Motor Interconnection Structure for Adaptive Biped Robot Locomotion》", 《IEEE TRANSACTIONS ON COGNITIVE AND DEVELOPMENTAL SYSTEMS》 * |
| MARYAM VATANKHAH 等: "《Intermittent control model for ascending stair biped robot using a stable limit cycle model》", 《ROBOTICS AND AUTONOMOUS SYSTEMS》 * |
| XIANG LUO 等: "《Principle and method of speed control for dynamic walking biped robots》", 《ROBOTICS AND AUTONOMOUS SYSTEMS》 * |
| 李超 等: "《膝踝协调驱动的平面双足机器人短跑运动规划》", 《机器人》 * |
| 穆希辉 等: "《下肢外骨骼机器人关节驱动及优化研究》", 《机械设计与制造》 * |
| 胡金东 等: "《基于全身协调的仿人机器人步行稳定控制》", 《计算机工程与应用》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112180958B (zh) | 2022-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11022983B2 (en) | Gait control method, device, and terminal device for biped robot | |
| US9434430B2 (en) | Biped walking robot control method and biped walking robot control system | |
| JP3855812B2 (ja) | 距離計測方法、その装置、そのプログラム、その記録媒体及び距離計測装置搭載型ロボット装置 | |
| JP4911149B2 (ja) | ロボット装置及びロボット装置の制御方法 | |
| CN112405504B (zh) | 外骨骼机器人 | |
| US20210259374A1 (en) | Walking assistance method and apparatuses | |
| JP2001277159A (ja) | 脚式移動ロボット及びその制御方法、並びに、脚式移動ロボット用相対移動測定センサ | |
| JP2021509185A (ja) | 機器移動の制御方法、制御装置、記憶媒体及び電子機器 | |
| JPWO2019003550A1 (ja) | アシスト装置及びアシスト方法 | |
| CN110967972A (zh) | 基于径向基函数神经网络的康复机器人自适应控制方法 | |
| CN112180958B (zh) | 机器人及其运动协调方法、控制装置和可读存储介质 | |
| CN112775964A (zh) | 一种力感知阻抗控制方法 | |
| JP4649913B2 (ja) | ロボット装置及びロボット装置の移動制御方法 | |
| US8761926B2 (en) | Apparatus and method for robot control | |
| CN112809651B (zh) | 一种助力外骨骼控制方法、控制系统和计算机设备 | |
| JP2006068871A (ja) | 脚式ロボットとその制御方法ならびに歩容データの作成装置と作成方法 | |
| CN114073631B (zh) | 一种助力外骨骼自适应控制方法和装置 | |
| CN113797088B (zh) | 机械臂和床的联动控制方法及控制系统 | |
| CN111358659A (zh) | 一种机器人的助力控制方法、系统及下肢康复机器人 | |
| JP5539001B2 (ja) | 制御装置 | |
| CN111360815B (zh) | 基于肌电信号和关节应力的人机交互运动控制的方法 | |
| KR101607573B1 (ko) | 인간과 유사한 이족 보행을 위한 인간형 로봇의 하지 관절궤적 생성 방법 | |
| CN117207203B (zh) | 机器人控制方法、装置、机器人及存储介质 | |
| JP4539291B2 (ja) | ロボット装置及びその動作制御方法 | |
| KR20130066948A (ko) | 안정적인 이족 보행을 위한 수직 방향과 로봇 정면, 측면 방향의 허리 중심과 발의 움직임 생성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 305, Building 4, Shandong Surveying, Mapping and Geographical Information Industry Base, No. 8999, Taoyuan Street, High-tech Zone, Weifang City, Shandong Province, 261061 Patentee after: Beige (Weifang) Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: Room 1006-02, high tech building, north of Yuqing East Street, Yuqing community, Xincheng street, Weifang High tech Zone, Weifang City, Shandong Province, 261000 Patentee before: Beihang gol (Weifang) intelligent robot Co.,Ltd. |