CN112731952B - 一种机器人质心规划方法、装置、可读存储介质及机器人 - Google Patents

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CN112731952B CN202011547544.1A CN202011547544A CN112731952B CN 112731952 B CN112731952 B CN 112731952B CN 202011547544 A CN202011547544 A CN 202011547544A CN 112731952 B CN112731952 B CN 112731952B
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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质心规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法包括：获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点；获取所述机器人的测量零力矩点，并根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心位置变化量；根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置，极大提升了机器人行走的稳定性。

Description

一种机器人质心规划方法、装置、可读存储介质及机器人
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质心规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
背景技术
在双足机器人的运动控制过程中，水平方向上的质心规划结果会对双足机器人行走的稳定性造成显著影响。但在现有技术中，缺乏对质心位置的及时修正，据此进行的质心规划所得结果准确度往往较低，导致机器人行走的稳定性较差。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人质心规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决现有技术中存在的机器人行走的稳定性较差的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种机器人质心规划方法，可以包括：
获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点；
获取所述机器人的测量零力矩点，并根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点对所述机器人的质心位置变化量进行迭代更新；
根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置。
进一步地，所述根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点对所述机器人的质心位置变化量进行迭代更新，可以包括：
根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心加速度；
获取所述机器人在上一时刻的第一质心速度，并根据所述第一质心速度、所述质心加速度和预设的控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心速度；
获取所述机器人在上一时刻的第一质心位置变化量，并根据所述第一质心位置变化量、所述质心加速度、所述第二质心速度和所述控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心位置变化量。
进一步地，所述根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心加速度，可以包括：
根据下式计算所述质心加速度：
Figure GDA0003453338510000021
其中，px为所述期望零力矩点，pm为所述测量零力矩点，Kzmp为预设的零力矩点跟踪控制器参数，g为重力加速度，Zc为所述机器人的质心高度，
Figure GDA0003453338510000022
为所述质心加速度。
进一步地，所述根据所述第一质心速度、所述质心加速度和预设的控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心速度，可以包括：
根据下式计算所述第二质心速度：
Figure GDA0003453338510000023
其中，
Figure GDA0003453338510000024
为所述第一质心速度，Δt为所述控制周期，
Figure GDA0003453338510000025
为所述第二质心速度。
进一步地，所述根据所述第一质心位置变化量、所述质心加速度、所述第二质心速度和所述控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心位置变化量，可以包括：
根据下式计算所述第二质心位置变化量：
Figure GDA0003453338510000031
其中，ΔX(k-1)为所述第一质心位置变化量，ΔX(k)为所述第二质心位置变化量。
进一步地，所述根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点，可以包括：
根据下式计算所述规划捕获点：
Figure GDA0003453338510000032
其中，xplan为所述质心规划位置，
Figure GDA0003453338510000033
为所述质心规划速度，ω为预设的频率，ξplan为所述规划捕获点；
所述根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点，包括：
根据下式计算所述测量捕获点：
Figure GDA0003453338510000034
其中，xmeasure为所述质心测量位置，
Figure GDA0003453338510000035
为所述质心测量速度，ξmeasure为所述测量捕获点。
进一步地，所述根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点，可以包括：
根据下式计算所述期望零力矩点：
Figure GDA0003453338510000036
其中，
Figure GDA0003453338510000037
为预设的控制器参数。
本申请实施例的第二方面提供了一种机器人质心规划装置，可以包括：
规划捕获点计算模块，用于获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
测量捕获点计算模块，用于获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
期望零力矩点计算模块，用于根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点；
质心位置变化量计算模块，用于获取所述机器人的测量零力矩点，并根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点对所述机器人的质心位置变化量进行迭代更新；
质心规划位置修正模块，用于根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置。
进一步地，所述质心位置变化量计算模块可以包括：
质心加速度计算单元，用于根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心加速度；
质心速度计算单元，用于获取所述机器人在上一时刻的第一质心速度，并根据所述第一质心速度、所述质心加速度和预设的控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心速度；
质心位置变化量计算单元，用于获取所述机器人在上一时刻的第一质心位置变化量，并根据所述第一质心位置变化量、所述质心加速度、所述第二质心速度和所述控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心位置变化量。
进一步地，所述质心加速度计算单元具体用于根据下式计算所述质心加速度：
Figure GDA0003453338510000041
其中，px为所述期望零力矩点，pm为所述测量零力矩点，Kzmp为预设的零力矩点跟踪控制器参数，g为重力加速度，Zc为所述机器人的质心高度，
Figure GDA0003453338510000042
为所述质心加速度。
进一步地，所述质心速度计算单元具体用于根据下式计算所述第二质心速度：
Figure GDA0003453338510000051
其中，
Figure GDA0003453338510000052
为所述第一质心速度，
Figure GDA0003453338510000053
为所述质心加速度，Δt为所述控制周期，
Figure GDA0003453338510000054
为所述第二质心速度。
进一步地，所述质心位置变化量计算单元具体用于根据下式计算所述第二质心位置变化量：
Figure GDA0003453338510000055
其中，ΔX(k-1)为所述第一质心位置变化量，ΔX(k)为所述第二质心位置变化量。
进一步地，所述规划捕获点计算模块具体用于根据下式计算所述规划捕获点：
Figure GDA0003453338510000056
其中，xplan为所述质心规划位置，
Figure GDA0003453338510000057
为所述质心规划速度，ω为预设的频率，ξplan为所述规划捕获点。
进一步地，所述测量捕获点计算模块具体用于根据下式计算所述测量捕获点：
Figure GDA0003453338510000058
其中，xmeasure为所述质心测量位置，
Figure GDA0003453338510000059
为所述质心测量速度，ξmeasure为所述测量捕获点。
进一步地，所述期望零力矩点计算模块具体用于根据下式计算所述期望零力矩点：
Figure GDA00034533385100000510
其中，
Figure GDA00034533385100000511
为预设的控制器参数。
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质心规划方法的步骤。
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机器人质心规划方法的步骤。
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机器人质心规划方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点；获取所述机器人的测量零力矩点，并根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心位置变化量；根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置。通过本申请实施例，可以根据机器人的运动状态及时对期望零力矩点进行调整，通过质心位置控制实现对期望零力矩点的实时跟踪，从而可以及时修正质心位置，据此进行的质心规划所得结果准确度较高，极大提升了机器人行走的稳定性。
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为本申请实施例中一种机器人质心规划方法的一个实施例流程图；
图2为线性倒立摆模型的示意图；
图3为根据期望零力矩点和测量零力矩点计算机器人的质心位置变化量的示意流程图；
图4为期望零力矩点和测量零力矩点的示意图；
图5为机器人的水平方向稳定控制过程的示意图；
图6为本申请实施例中一种机器人质心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。
为叙述简便起见，如无特殊说明，本申请实施例中所提及的机器人均为双足机器人。
本申请实施例主要关注机器人在水平方向(即机器人的行进方向)上的稳定性，如无特殊说明，本申请实施例中所提及的位置点、速度、加速度等物理量均为在机器人的行进方向上的分量。
请参阅图1，本申请实施例中一种机器人质心规划方法的一个实施例可以包括：
步骤S101、获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点(Capture Point，CP)。
在机器人的规划与控制中，通常会采用模型简化的方式来映射复杂的多刚体系统，最经典的简化模型是如图2所示的线性倒立摆模型(Linear Inverted PendulumModel，LIPM)。以矢状面为例，LIPM动力学方程如下所示：
Figure GDA0003453338510000081
其中，
Figure GDA0003453338510000082
为机器人的质心加速度，xc为机器人的质心位置，px为机器人的零力矩点(Zero Moment Point，ZMP)，ω为LIPM的自然频率，且
Figure GDA0003453338510000083
g为重力加速度，Zc为机器人的质心高度。
CP是LIPM中一个重要的概念，其物理含义是能实现倒立摆完全静止的一个支撑点。也就是说，在运动过程中机器人如果落脚在CP上，那么可以实现质心的完全静止。
用ξx表示CP，那么根据CP的定义，CP可通过下式计算得到：
Figure GDA0003453338510000084
其中，
Figure GDA0003453338510000091
为机器人的质心速度。
在本申请实施例中，可以预先对机器人的质心位置和质心速度进行规划，具体的规划方法可以根据实际情况采取现有技术中的任意一种规划方法，此处将规划得到的质心位置和质心速度分别记为质心规划位置和质心规划速度。在规划得到质心规划位置和质心规划速度之后，则可以根据下式与之对应的CP，也即规划CP：
Figure GDA0003453338510000092
其中，xplan为所述质心规划位置，
Figure GDA0003453338510000093
为所述质心规划速度，plan为所述规划CP。
步骤S102、获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点。
在本申请实施例中，可以基于预先安装在机器人上的六维力传感器和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)所测量得到的数据来对机器人的质心位置和质心速度进行估计，具体的估计方法可以根据实际情况采取现有技术中的任意一种估计方法，此处将估计得到的质心位置和质心速度分别记为质心测量位置和质心测量速度。在得到质心测量位置和质心测量速度之后，则可以根据下式与之对应的CP，也即测量CP：
Figure GDA0003453338510000094
其中，xmeasure为所述质心测量位置，
Figure GDA0003453338510000095
为所述质心测量速度，ξmeasure为所述测量CP。
步骤S103、根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望ZMP。
对CP的定义式求微分，并将LIPM动力学方程带入，可得：
Figure GDA0003453338510000096
求解上述一阶微分方程，可得：
ξx(t)＝eωtξx(0)+(1-eωt)px
其中，ξx(0)为初始的CP位置。
假设ξx(t)为ξplan，ξx(0)为ξmeasure，代入上式，并进行移向变换，可求得基于CP控制器的期望ZMP：
Figure GDA0003453338510000101
记
Figure GDA0003453338510000102
式中dT为ξmeasure实现对ξplan跟踪所需要的时间，可以根据实际情况进行调整，那么，上式可以写成：
Figure GDA0003453338510000105
通过对
Figure GDA0003453338510000106
这一控制器参数进行调整，即可改变ξmeasure对ξplan的跟踪效果。
步骤S104、获取所述机器人的测量ZMP，并根据所述期望ZMP和所述测量ZMP计算所述机器人的质心位置变化量。
在本申请实施例中，可以根据实际情况采取现有技术中的任意一种方法对机器人实际的ZMP进行估计，此处将估计结果记为测量ZMP。在已知期望ZMP和测量ZMP的情况下，则可以通过如图3所示的过程对所述机器人的质心位置变化量进行计算：
步骤S1041、根据所述期望ZMP和所述测量ZMP计算所述机器人的质心加速度。
图4所示即为所述期望ZMP和所述测量ZMP的示意图，在本申请实施例中，可以通过如下式所示的ZMP跟踪控制器来实现对所述期望ZMP的跟踪：
Figure GDA0003453338510000103
其中，px为所述期望ZMP，pm为所述测量ZMP，Kzmp为预设的ZMP跟踪控制器参数，其具体取值可以根据实际情况进行设置，
Figure GDA0003453338510000104
为所述质心加速度。
步骤S1042、获取所述机器人在上一时刻的第一质心速度，并根据所述第一质心速度、所述质心加速度和预设的控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心速度。
一般地，机器人的运动控制是周期性地进行的，相邻两次运动控制之间的时长即为一个控制周期，其具体取值可以根据实际情况进行设置，本申请实施例对此不作具体限定。为了便于区分，此处将机器人在上一个运动控制的时刻的质心速度记为第一质心速度，将机器人在当前本次的运动控制的时刻的质心速度记为第二质心速度。所述第二质心速度可以根据下式进行计算：
Figure GDA0003453338510000111
其中，
Figure GDA0003453338510000112
为所述第一质心速度，Δt为所述控制周期，
Figure GDA0003453338510000113
为所述第二质心速度。
步骤S1043、获取所述机器人在上一时刻的第一质心位置变化量，并根据所述第一质心位置变化量、所述质心加速度、所述第二质心速度和所述控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心位置变化量。
为了便于区分，此处将机器人在上一个运动控制的时刻的质心位置变化量记为第一质心位置变化量，将机器人在当前本次的运动控制的时刻的质心位置变化量记为第二质心位置变化量。所述第二质心位置变化量可以根据下式进行计算：
Figure GDA0003453338510000114
其中，ΔX(k-1)为所述第一质心位置变化量，ΔX(k)为所述第二质心位置变化量。
通过以上过程，可以不断地对每一个运动控制时刻的质心位置变化量进行迭代更新。
步骤S105、根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置。
具体地，可以根据下式对所述质心规划位置进行修正：
xc＝xplan+ΔX
其中，ΔX为所述质心位置变化量，xc为所述修正后的质心规划位置。
图5所示即为机器人的水平方向稳定控制过程的示意图，机器人在步态生成阶段分别进行质心轨迹生成和足端轨迹生成，机器人的CP控制器根据规划得到的规划CP以及双足反馈的测量CP计算得到期望ZMP(即图中cZMP)，ZMP跟踪控制器根据该期望ZMP和双足反馈的测量ZMP计算得到质心加速度，并据此进行质心位置修正。通过对质心位置的修正，实现了ZMP的闭环跟踪，也在上层控制中完成了对规划CP的跟踪，保证了质心在水平方向上的稳定性。
综上所述，通过本申请实施例，可以根据机器人的运动状态及时对期望零力矩点进行调整，通过质心位置控制实现对期望零力矩点的实时跟踪，从而可以及时修正质心位置，据此进行的质心规划所得结果准确度较高，极大提升了机器人行走的稳定性。
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质心规划方法，图6示出了本申请实施例提供的一种机器人质心规划装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种机器人质心规划装置可以包括：
规划捕获点计算模块601，用于获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
测量捕获点计算模块602，用于获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
期望零力矩点计算模块603，用于根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点；
质心位置变化量计算模块604，用于获取所述机器人的测量零力矩点，并根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心位置变化量；
质心规划位置修正模块605，用于根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置。
进一步地，所述质心位置变化量计算模块可以包括：
质心加速度计算单元，用于根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心加速度；
质心速度计算单元，用于获取所述机器人在上一时刻的第一质心速度，并根据所述第一质心速度、所述质心加速度和预设的控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心速度；
质心位置变化量计算单元，用于获取所述机器人在上一时刻的第一质心位置变化量，并根据所述第一质心位置变化量、所述质心加速度、所述第二质心速度和所述控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心位置变化量。
进一步地，所述质心加速度计算单元具体用于根据下式计算所述质心加速度：
Figure GDA0003453338510000131
其中，px为所述期望零力矩点，pm为所述测量零力矩点，Kzmp为预设的零力矩点跟踪控制器参数，g为重力加速度，Zc为所述机器人的质心高度，
Figure GDA0003453338510000132
为所述质心加速度。
进一步地，所述质心速度计算单元具体用于根据下式计算所述第二质心速度：
Figure GDA0003453338510000133
其中，
Figure GDA0003453338510000134
为所述第一质心速度，
Figure GDA0003453338510000135
为所述质心加速度，Δt为所述控制周期，
Figure GDA0003453338510000136
为所述第二质心速度。
进一步地，所述质心位置变化量计算单元具体用于根据下式计算所述第二质心位置变化量：
Figure GDA0003453338510000141
其中，ΔX(k-1)为所述第一质心位置变化量，ΔX(k)为所述第二质心位置变化量。
进一步地，所述规划捕获点计算模块具体用于根据下式计算所述规划捕获点：
Figure GDA0003453338510000142
其中，xplan为所述质心规划位置，
Figure GDA0003453338510000143
为所述质心规划速度，ω为预设的频率，ξplan为所述规划捕获点。
进一步地，所述测量捕获点计算模块具体用于根据下式计算所述测量捕获点：
Figure GDA0003453338510000144
其中，xmeasure为所述质心测量位置，
Figure GDA0003453338510000145
为所述质心测量速度，ξmeasure为所述测量捕获点。
进一步地，所述期望零力矩点计算模块具体用于根据下式计算所述期望零力矩点：
Figure GDA0003453338510000146
其中，
Figure GDA0003453338510000147
为预设的控制器参数。
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时实现上述各个机器人质心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。
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 (10)

1.一种机器人质心规划方法，其特征在于，包括：
获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点；
获取所述机器人的测量零力矩点，并根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点对所述机器人的质心位置变化量进行迭代更新；
根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置。
2.根据权利要求1所述的机器人质心规划方法，其特征在于，所述根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点对所述机器人的质心位置变化量进行迭代更新，包括：
根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心加速度；
获取所述机器人在上一时刻的第一质心速度，并根据所述第一质心速度、所述质心加速度和预设的控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心速度；
获取所述机器人在上一时刻的第一质心位置变化量，并根据所述第一质心位置变化量、所述质心加速度、所述第二质心速度和所述控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心位置变化量。
3.根据权利要求2所述的机器人质心规划方法，其特征在于，所述根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点计算所述机器人的质心加速度，包括：
根据下式计算所述质心加速度：
Figure FDA0003453338500000021
其中，px为所述期望零力矩点，pm为所述测量零力矩点，Kzmp为预设的零力矩点跟踪控制器参数，g为重力加速度，Zc为所述机器人的质心高度，
Figure FDA0003453338500000022
为所述质心加速度。
4.根据权利要求2所述的机器人质心规划方法，其特征在于，所述根据所述第一质心速度、所述质心加速度和预设的控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心速度，包括：
根据下式计算所述第二质心速度：
Figure FDA0003453338500000023
其中，
Figure FDA0003453338500000024
为所述第一质心速度，
Figure FDA0003453338500000025
为所述质心加速度，Δt为所述控制周期，
Figure FDA0003453338500000026
为所述第二质心速度。
5.根据权利要求2所述的机器人质心规划方法，其特征在于，所述根据所述第一质心位置变化量、所述质心加速度、所述第二质心速度和所述控制周期计算所述机器人在当前时刻的第二质心位置变化量，包括：
根据下式计算所述第二质心位置变化量：
Figure FDA0003453338500000027
其中，ΔX(k-1)为所述第一质心位置变化量，
Figure FDA0003453338500000028
为所述质心加速度，Δt为所述控制周期，
Figure FDA0003453338500000029
为所述第二质心速度，ΔX(k)为所述第二质心位置变化量。
6.根据权利要求1所述的机器人质心规划方法，其特征在于，所述根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点，包括：
根据下式计算所述规划捕获点：
Figure FDA00034533385000000210
其中，xplan为所述质心规划位置，
Figure FDA00034533385000000211
为所述质心规划速度，ω为预设的频率，ξplan为所述规划捕获点；
所述根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点，包括：
根据下式计算所述测量捕获点：
Figure FDA0003453338500000031
其中，xmeasure为所述质心测量位置，
Figure FDA0003453338500000032
为所述质心测量速度，ξmeasure为所述测量捕获点。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人质心规划方法，其特征在于，所述根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点，包括：
根据下式计算所述期望零力矩点：
Figure FDA0003453338500000033
其中，ξplan为所述规划捕获点，ξmeasure为所述测量捕获点，
Figure FDA0003453338500000034
为预设的控制器参数，px为所述期望零力矩点。
8.一种机器人质心规划装置，其特征在于，包括：
规划捕获点计算模块，用于获取机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
测量捕获点计算模块，用于获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
期望零力矩点计算模块，用于根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述机器人的期望零力矩点；
质心位置变化量计算模块，用于获取所述机器人的测量零力矩点，并根据所述期望零力矩点和所述测量零力矩点对所述机器人的质心位置变化量进行迭代更新；
质心规划位置修正模块，用于根据所述质心位置变化量对所述质心规划位置进行修正，得到修正后的质心规划位置。
9.一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7中任一项所述的机器人质心规划方法的步骤。
10.一种机器人，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7中任一项所述的机器人质心规划方法的步骤。
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