CN112757301B - 机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质，涉及机器人技术领域。该方法包括：根据机器人在当前控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标，质心参数包括：质心位置和质心速度；根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；根据机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。本方案较好的克服了现有技术中通过迈出一步实现抗扰动时容易受到周围环境的阻碍的问题，有效提高了机器人抗扰动性能。

Description

机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

稳定站立和姿态保持是双足机器人能够正常作业的前提，要实现双足机器人的稳定站立和姿态保持，需要一套较为完善的抗扰动控制方式，以实现机器人的抗扰动控制。

现有技术中，在双足机器人受到扰动后，是通过计算双足机器人扰动后质心的速度，根据质心速度控制机器人迈出一步，从而实现抗扰动控制。

但是，在一些特殊环境下，上述通过控制机器人迈出一步实现抗扰动时，由于机器人不方便迈出一步，会导致机器人抗扰动的实现受到阻碍，从而导致抗扰动性能较差。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质，以便于解决现有技术中存在的机器人抗扰动的实现受到阻碍，从而导致抗扰动性能较差的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种机器人抗扰动控制方法，包括：

根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标，所述质心参数包括：质心位置和质心速度；

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；

根据所述机器人在当前控制周期的所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，对所述机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制所述机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。

可选地，所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角之前，所述方法还包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的抗扰动指标，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分。

可选地，所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角；

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

可选地，所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角，包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角的微分、以及预设的躯干控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角。

可选地，所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角，包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角的微分、以及预设的上肢控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

可选地，所述根据所述机器人在当前控制周期的所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，对所述机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制所述机器人按照调整后的位姿运动，包括：

根据所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，分别对所述机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿；

控制所述机器人按照所述调整后的躯干位姿和上肢位姿运动。

可选地，所述根据所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，分别对所述机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿，包括：

将所述目标躯干倾角叠加至所述机器人在前一控制周期的躯干位姿的躯干倾角中，得到调整后的躯干位姿；

将所述目标上肢摆动角叠加至所述机器人在前一控制周期的上肢位姿的上肢摆动角中，得到调整后的上肢位姿。

可选地，所述根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标之前，所述方法还包括：

获取所述机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及所述机器人的参数，所述机器人的参数包括：机器人的连杆长度、机器人各关节的旋转轴朝向；

根据所述机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及所述机器人的参数，确定所述机器人在当前控制周期的质心参数。

第二方面，本申请实施例还提供了一种机器人抗扰动控制装置，包括：确定模块、控制模块；

所述确定模块，用于根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标，所述质心参数包括：质心位置和质心速度；

所述确定模块，用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；

所述控制模块，用于根据所述机器人在当前控制周期的所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，对所述机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制所述机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。

可选地，所述确定模块，还用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的抗扰动指标，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分。

可选地，所述确定模块，具体用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角；根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

可选地，所述确定模块，具体用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角的微分、以及预设的躯干控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角。

可选地，所述确定模块，具体用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角的微分、以及预设的上肢控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

可选地，所述控制模块，具体用于根据所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，分别对所述机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿；控制所述机器人按照所述调整后的躯干位姿和上肢位姿运动。

可选地，所述控制模块，具体用于将所述目标躯干倾角叠加至所述机器人在前一控制周期的躯干位姿的躯干倾角中，得到调整后的躯干位姿；将所述目标上肢摆动角叠加至所述机器人在前一控制周期的上肢位姿的上肢摆动角中，得到调整后的上肢位姿。

可选地，所述装置还包括：获取模块；

所述获取模块，用于获取所述机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及所述机器人的参数，所述机器人的参数包括：机器人的连杆长度、机器人各关节的旋转轴朝向；

所述确定模块，还用于根据所述机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及所述机器人的参数，确定所述机器人在当前控制周期的质心参数。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，存储介质存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储介质之间通过总线通信，处理器执行机器可读指令，以执行时执行如第一方面中提供的机器人抗扰动控制方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如第一方面提供的机器人抗扰动控制方法的步骤。

本申请的有益效果是：

本申请提供一种机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：根据机器人在当前控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标，质心参数包括：质心位置和质心速度；根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；根据机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。本方案中，在机器人运动过程中受到扰动时，通过计算得到的目标躯干倾角和目标上肢摆动角以调整机器人的躯干位姿和上肢位姿，以实现机器人抗扰动效果。相比于现有技术中，通过质心参数直接控制机器人迈出一步来实现抗扰动，本方案通过计算目标躯干倾角和目标上肢摆动角并根据目标躯干倾角和目标上肢摆动角调整位姿，使得即使机器人不方便迈出一步时，可以通过调整躯干和上肢位姿来实现抗扰动，因此，本方案克服了现有技术中通过迈出一步实现抗扰动时容易受到周围环境的阻碍的问题，有效提高了机器人抗扰动性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种机器人躯干和上肢摆动示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种机器人抗扰动控制装置的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。

图1为本申请实施例提供的一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；该方法的执行主体可以是机器人控制平台，控制平台可以是安装于机器人本体中的控制器，在检测到机器人受到扰动时，可获取相关的抗扰动计算参数，从而通过控制器的运算，得到抗扰动控制位姿，从而可根据控制位姿控制机器人实现抗扰动。如图1所示，该方法可包括：

S101、根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标，质心参数包括：质心位置和质心速度。

需要说明的是，本申请的方法主要应用于机器人在运动过程中受到扰动时，通过机器人受扰动之前的相关参数，计算抗扰动控制位姿，从而基于新的位姿，控制机器人运行以实现抗扰动。

其中，机器人可以为足式仿人型机器人，其在运动过程中可能由于碰到了障碍物，或者是被其他物体砸到等，而受到一定的扰动，破坏了机器人的平衡性，容易造成摔倒等现象。通过本申请的抗扰动控制方法，可以使得机器人在受到扰动时，通过调整机器人的位姿，以抵抗扰动，保持平衡，提高机器人的稳定性和使用价值。

可选地，上述的控制周期可以理解为运动控制周期，机器人在运动过程中，是根据预设的控制逻辑实现每一步的运动，多个控制周期的运动形成了机器人的运动轨迹。

本实施例中，当前控制周期可以指机器人在受到扰动时所处的控制周期，由于受到扰动，需要抵抗扰动，则可以通过对当前控制周期的运动进行控制，以实现抗扰动。

可选地，质心参数的计算可以根据运动学正解计算得到，在下述的对应部分实施例中进行详细说明。

本申请主要以机器人处于站立状态时，受到外界扰动的情况下实现抗扰动的控制过程进行说明。当然，实际方法应用中，机器人处于其他运动状态，例如：行走、舞蹈时受到外界扰动的情况下，依然可采用本申请提供的控制方法实现抗扰动控制。

S102、根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角。

需要说明的是，躯干指的是除头部和四肢以外的身体，通常躯干倾角可包括左右倾角和前后倾角，本实施例中，在进行机器人抗扰动时，是通过控制机器人躯干前后摆动以及上肢前后摆动来抵抗扰动，上述所说的躯干倾角和上肢摆动角均可以指躯干俯仰角和上肢俯仰角。

可选地，前一控制周期可以理解为机器人在当前控制周期受扰动之前的周期。例如：受扰动之前机器人处于站立状态，则前一控制周期机器人的状态则为该站立状态，而若通过当前控制周期的控制，机器人的状态则由可能是由前一控制周期的站立状态变成了下蹲状态。

可选地，本方案中在机器人受到扰动时，是通过躯干和上肢的摆动以抵抗扰动，根据上述参数，通过计算，则可确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角。

S103、根据机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。

机器人的运动是由机器人的控制器指挥的，在本实施例中，机器人的运动轨迹预先存储在机器人或者与机器人通信连接的云端中，其中，机器人的运动轨迹中包含有机器人的多个部位的位姿信息，控制器通过获取机器人的运动轨迹，从而根据机器人的运动轨迹中所包含的位姿信息控制机器人运动。例如，控制器控制机器人跳芭蕾舞，芭蕾舞的运动轨迹预先存储在与机器人通信连接的云端，则控制器从云端获取芭蕾舞的运动轨迹，并根据芭蕾舞的运动轨迹控制机器人跳芭蕾舞。

可选地，可根据目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的运动轨迹中的位姿进行调整，也即对机器人在当前受扰动之前的位姿进行调整，以改变机器人的位姿，得到新的运动轨迹，从而控制机器人以新的运动轨迹进行运动，从而使得实现抗扰动效果。例如：机器人受到扰动之前处于站立状态，当被其他物体砸到而产生扰动后，机器人会存在前后摇摆的可能，那么，可通过调整躯干倾角和上肢摆动角，使得机器人由站立状态调整为前驱状态等，类似于人类在受到推挤时，通过前驱身体或者摆动手臂以保持平衡的原理，从而达到抵抗扰动的效果，使得机器人可以保持稳定。

综上，本实施例提供的机器人抗扰动控制方法，包括：根据机器人在当前控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标，质心参数包括：质心位置和质心速度；根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；根据机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。本方案中，在机器人运动过程中受到扰动时，通过计算得到的目标躯干倾角和目标上肢摆动角以调整机器人的躯干位姿和上肢位姿，以实现机器人抗扰动效果。相比于现有技术中，通过质心参数直接控制机器人迈出一步来实现抗扰动，本方案通过计算目标躯干倾角和目标上肢摆动角并根据目标躯干倾角和目标上肢摆动角调整位姿，使得即使机器人不方便迈出一步时，可以通过调整躯干和上肢位姿来实现抗扰动，因此，本方案克服了现有技术中通过迈出一步实现抗扰动时容易受到周围环境的阻碍的问题，有效提高了机器人抗扰动性能。

可选地，步骤S102中，根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角之前，本申请的方法还可包括：根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的抗扰动指标，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分。

75在一些实施例中，上述步骤S101中根据机器人在当前控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标，以及本实施例中根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的抗扰动指标，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分可以分别采用如下公式计算得到：

其中，p表示当前控制周期的抗扰动指标，

表示机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分，

表示质心位置，

表示质心速度，Z₀表示质心到地面的高度，g表示重力加速度，p_pre表示前一控制周期的抗扰动指标，Δt表示前一控制周期和当前控制周期的时间差。

其中，机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分计算公式的含义也即对当前控制周期的抗扰动指标求微分。

图2为本申请实施例提供的另一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；可选地，步骤S102中，根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，可以包括：

S201、根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角。

可选地，可根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、机器人在前一控制周期的躯干倾角、机器人在前一控制周期的躯干倾角的微分、以及预设的躯干控制反馈系数，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角。

其中，可以根据上述计算得到的部分参数，采用如下计算公式，计算机器人在当前控制周期的目标躯干倾角，公式如下所示：

其中，k1～k4表示预设的躯干控制反馈系数，上标T表示躯干的变量，

表示躯干倾角的加速度，

表示躯干倾角的速度，θ表示目标躯干倾角，下标pre表示参数的前一控制周期的量。

需要说明的是，k1～k4可以是在预先实验过程中，在机器人受到扰动时，通过手动调试机器人的躯干位姿，以使机器人保持稳定，并在机器人保持稳定时，所对应的躯干控制反馈系数，通过多次实现调试模拟，在真正应用过程中，可在机器人受到扰动后，自适应的得到能使得机器人保持稳定的躯干控制反馈系数。

可选地，上述在计算目标躯干倾角时，是先根据当前控制周期的抗扰动指标计算躯干倾角的加速度，再根据计算的躯干倾角加速度积分得到目标躯干倾角，而不是直接根据传感器采集的躯干实际加速度、角速度等数据直接计算得到当前控制周期对应目标躯干倾角。通过积分的方式求解目标躯干倾角，在抗扰动指标噪声较大时，也能较好地发挥抗扰动作用。

可选地，基于上述的计算，则可得到机器人在当前控制周期的目标躯干倾角。

S202、根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

可选地，可根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、机器人在前一控制周期的上肢摆动角、机器人在前一控制周期的上肢摆动角的微分、以及预设的上肢控制反馈系数，确定机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

其中，可以根据上述计算得到的部分参数，采用如下计算公式，计算机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角，公式如下所示：

与目标躯干倾角的计算过程类似，其中，k1～k4表示预设的上肢控制反馈系数，上标A表示上肢(手臂)运动的变量，

表示上肢摆动角的加速度，

表示上肢摆动角的速度，θ表示目标上肢摆动角。

其中，预设的上肢控制反馈系数k1～k4的确定方式与上述类似，同样的，对于目标上肢摆动角的计算，也是通过计算上肢摆动角的加速度，再根据计算的上肢摆动角加速度积分得到目标目标上肢摆动角。

可选地，基于上述的计算，则可得到机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

其中，上式中k1、k2为抵抗扰动项，当机器人受到扰动时主要为k1、k2项起作用，机器人躯干和上肢迅速摆动抵抗扰动。当扰动停止，抗扰动指标恢复为零时，主要为k3、k4项起作用，机器人躯干和上肢慢慢恢复竖直。

图3为本申请实施例提供的一种机器人躯干和上肢摆动示意图。如图3中所示，

和

分别代表上肢摆动角加速度和躯干倾角加速度，根据对上肢摆动角加速度和躯干倾角加速度求积分得到的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，可控制机器的躯干和上肢进行如图3中所示的摆动，也即机器人由受扰动之前的站立状态，变为了如图3中所示的前驱状态，以有效的抵抗外界的扰动。

图4为本申请实施例提供的又一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；可选地，步骤S103中，根据机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制机器人按照调整后的位姿运动，可以包括：

S301、根据目标躯干倾角和目标上肢摆动角，分别对机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿。

通常，决定机器人运动状态的位姿会包括多个，主要包括六维的躯干位姿、六维的双足位姿、上肢位姿、上肢手肘角度。通过在每一个控制周期控制机器人位姿的变化，可以实现机器人的运动。

本方案中，在实现机器人抗扰动时，是通过对机器人躯干位姿和上肢位姿的调整来实现。可选地，可根据所计算得到的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，也即，对机器人在受扰动之前的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整。

S302、控制机器人按照调整后的躯干位姿和上肢位姿运动。

可选地，可根据调整后的躯干位姿和上肢位姿，控制机器人运动状态发生变化，而对于其他位姿，比如上述的双足位姿和上肢手肘角度，则可以保持前一控制周期的双足位姿和上肢手肘角度不变，从而根据新的位姿，控制机器人运动，以抵抗扰动。例如：由受扰动之前的站立状态变成身体前驱状态，以抵抗扰动。

图5为本申请实施例提供的另一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；可选地，步骤S301中，根据目标躯干倾角和目标上肢摆动角，分别对机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿，可以包括：

S401、将目标躯干倾角叠加至机器人在前一控制周期的躯干位姿的躯干倾角中，得到调整后的躯干位姿。

可选地，对于躯干位姿，可以表示为

其中，T表示躯干的变量，x，y，z分别表示躯干的横坐标、竖坐标和纵坐标，r表示躯干的横滚，P表示躯干的俯仰，也即本申请中所指的躯干倾角，Y表示躯干的航向角。

在一种可实现的方式中，可以将计算得到的目标躯干倾角叠加至前一控制周期的躯干位姿中的躯干倾角中，也即，将目标躯干倾角与躯干位姿中的变量p_T进行求和，得到调整后的躯干位姿。

S402、将目标上肢摆动角叠加至机器人在前一控制周期的上肢位姿的上肢摆动角中，得到调整后的上肢位姿。

而对于上肢位姿，可以表示为

与躯干位姿中各变量的含义类似，r表示上肢的横滚，P表示上肢的俯仰，也即本申请中所指的上肢摆动角。

在一种可实现的方式中，可以将计算得到的目标上肢摆动角叠加至前一控制周期的上肢位姿中的上肢摆动角中，也即，将目标上肢摆动角与上肢位姿中的变量p_arm进行求和，得到调整后的上肢位姿。

可选地，基于上述调整后的躯干位姿和上肢位姿，以及机器人在前一周期所保持的双足位姿和上肢手肘角度等位姿信息，从而可控制机器人根据各位姿信息进行运动，由于躯干位姿和上肢位姿是在机器人受扰动后所实时计算得到的调整后的躯干位姿和上肢位姿，从而根据调整后的躯干位姿和上肢位姿控制机器人运动，可实现抗扰动效果。

图6为本申请实施例提供的又一种机器人抗扰动控制方法的流程示意图；可选地，步骤S101中，根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标之前，本申请的方法还可包括：

S501、获取机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及机器人的参数，机器人的参数包括：机器人的连杆长度、机器人各关节的旋转轴朝向。

可选地，本实施例中对质心参数的计算进行说明。其中，机器人的各个连杆的连接处为关节，本实施例中，关节角度可以指四肢的关节，例如：手腕、脚腕、手肘、膝盖等各关节，不包括手指、脖子等关节。可以通过安装在关节部位的关节编码器检测关节角度。而对于躯干倾角，则可以通过陀螺仪进行检测。同样的，对于机器人的参数，均可通过检测获取。

S502、根据机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及机器人的参数，确定机器人在当前控制周期的质心参数。

可选地，通过检测获取的机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及机器人的参数，经过运动学正解，可得到质心位置和质心速度。

需要说明的是，运动学正解的定义为已知机器人各关节的运动参数，求末端执行器的相对参考坐标系的位姿。

可选地，可建立预设运动模型，建立预设运动模型具体包括：根据D-H矩阵建立预设运动模型。在本实施例中，根据D-H矩阵建立预设运动模型，具体实施方式可以为：获取机器人的各个连杆的连杆长度、连杆转角和连杆偏距，根据D-H矩阵建立变量为关节的旋转轴朝向的预设运动模型。

根据各关节的旋转轴朝向及预设运动模型，计算机器人的各连杆相对于机器人的底座的质心坐标。根据各连杆相对于机器人的底座的质心坐标，计算机器人的质心坐标。

而对于质心速度的计算，可以基于机器人的关节角度、各关节的旋转轴朝，和各关节的瞬时速度，计算得到。关于质心位置和质心速度的计算，可以参考现有的计算方法进行理解，本实施例中不做过多说明。

综上所述，本实施例提供的机器人抗扰动控制方法，包括：根据机器人在当前控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标，质心参数包括：质心位置和质心速度；根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；根据机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。本方案中，在机器人运动过程中受到扰动时，通过计算得到的目标躯干倾角和目标上肢摆动角以调整机器人的躯干位姿和上肢位姿，以实现机器人抗扰动效果。相比于现有技术中，通过质心参数直接控制机器人迈出一步来实现抗扰动，本方案通过计算目标躯干倾角和目标上肢摆动角并根据目标躯干倾角和目标上肢摆动角调整位姿，使得即使机器人不方便迈出一步时，可以通过调整躯干和上肢位姿来实现抗扰动，因此，本方案克服了现有技术中通过迈出一步实现抗扰动时容易受到周围环境的阻碍的问题，有效提高了机器人抗扰动性能。

下述对用以执行本申请所提供的机器人抗扰动控制方法的装置、电子设备及存储介质等进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。

图7为本申请实施例提供的一种机器人抗扰动控制装置的示意图，该机器人抗扰动控制装置实现的功能对应上述方法执行的步骤。该装置可以理解为上述的控制平台，或者是控制平台中的控制器，也可以理解为独立于上述控制器之外的在控制器控制下实现本申请功能的组件。可选地，该机器人抗扰动控制装置可以包括：确定模块610、控制模块620；

确定模块610，用于根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标，质心参数包括：质心位置和质心速度；

确定模块610，用于根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；

控制模块620，用于根据机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，对机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动。

可选地，确定模块610，还用于根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及机器人在前一控制周期的抗扰动指标，确定机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分。

可选地，确定模块610，具体用于根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角；根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

可选地，确定模块610，具体用于根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、机器人在前一控制周期的躯干倾角、机器人在前一控制周期的躯干倾角的微分、以及预设的躯干控制反馈系数，确定机器人在当前控制周期的目标躯干倾角。

可选地，确定模块610，具体用于根据机器人在当前控制周期的抗扰动指标、机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、机器人在前一控制周期的上肢摆动角、机器人在前一控制周期的上肢摆动角的微分、以及预设的上肢控制反馈系数，确定机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

可选地，控制模块620，具体用于根据目标躯干倾角和目标上肢摆动角，分别对机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿；控制机器人按照调整后的躯干位姿和上肢位姿运动。

可选地，控制模块620，具体用于将目标躯干倾角叠加至机器人在前一控制周期的躯干位姿的躯干倾角中，得到调整后的躯干位姿；将目标上肢摆动角叠加至机器人在前一控制周期的上肢位姿的上肢摆动角中，得到调整后的上肢位姿。

可选地，该装置还包括：获取模块；

获取模块，用于获取机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及机器人的参数，机器人的参数包括：机器人的连杆长度、机器人各关节的旋转轴朝向；

确定模块610，还用于根据机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及机器人的参数，确定机器人在当前控制周期的质心参数。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

上述模块可以经由有线连接或无线连接彼此连接或通信。有线连接可以包括金属线缆、光缆、混合线缆等，或其任意组合。无线连接可以包括通过LAN、WAN、蓝牙、ZigBee、或NFC等形式的连接，或其任意组合。两个或更多个模块可以组合为单个模块，并且任何一个模块可以分成两个或更多个单元。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，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。

需要说明的是，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该设备可以是具备数据处理功能的计算设备。

该设备包括：处理器801、存储器802。

存储器802用于存储程序，处理器801调用存储器802存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

其中，存储器802存储有程序代码，当程序代码被处理器801执行时，使得处理器801执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种示例性实施方式的机器人抗扰动控制方法中的各种步骤。

处理器801可以是通用处理器，例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DigitalSignal 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)或者其他可编程器件、分立门或者晶体管器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

存储器802作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器可以包括至少一种类型的存储介质，例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，PROM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器802还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。

可选地，本申请还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种功能划分，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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (6)

1.一种机器人抗扰动控制方法，其特征在于，包括：

根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标，所述质心参数包括：质心位置和质心速度；

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；

根据所述机器人在当前控制周期的所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，对所述机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制所述机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动；

所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角之前，所述方法还包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的抗扰动指标，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分；

所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角，包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角；

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角；

所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角，包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角的微分、以及预设的躯干控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角；

所述根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角，包括：

根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角的微分、以及预设的上肢控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人在当前控制周期的所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，对所述机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制所述机器人按照调整后的位姿运动，包括：

根据所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，分别对所述机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿；

控制所述机器人按照所述调整后的躯干位姿和上肢位姿运动。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，分别对所述机器人在前一控制周期的位姿中所包含的躯干位姿和上肢位姿进行调整，得到调整后的躯干位姿和上肢位姿，包括：

将所述目标躯干倾角叠加至所述机器人在前一控制周期的躯干位姿的躯干倾角中，得到调整后的躯干位姿；

将所述目标上肢摆动角叠加至所述机器人在前一控制周期的上肢位姿的上肢摆动角中，得到调整后的上肢位姿。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标之前，所述方法还包括：

获取所述机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及所述机器人的参数，所述机器人的参数包括：机器人的连杆长度、机器人各关节的旋转轴朝向；

根据所述机器人在前一控制周期的关节角度和躯干倾角、以及所述机器人的参数，确定所述机器人在当前控制周期的质心参数。

5.一种机器人抗扰动控制装置，其特征在于，包括：确定模块、控制模块；

所述确定模块，用于根据机器人在前一控制周期的质心参数，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标，所述质心参数包括：质心位置和质心速度；

所述确定模块，用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角和上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角和目标上肢摆动角；

所述控制模块，用于根据所述机器人在当前控制周期的所述目标躯干倾角和所述目标上肢摆动角，对所述机器人在前一控制周期的位姿进行调整，并控制所述机器人按照调整后的位姿运动，以抵抗扰动；

所述确定模块，还用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、以及所述机器人在前一控制周期的抗扰动指标，确定所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分；

所述确定模块，具体用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的躯干倾角，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角；根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、以及所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角；

所述确定模块，具体用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角、所述机器人在前一控制周期的躯干倾角的微分、以及预设的躯干控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标躯干倾角；

所述确定模块，具体用于根据所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标、所述机器人在当前控制周期的抗扰动指标的微分、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角、所述机器人在前一控制周期的上肢摆动角的微分、以及预设的上肢控制反馈系数，确定所述机器人在当前控制周期的目标上肢摆动角。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的程序指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述程序指令，以执行时执行如权利要求1至4任一所述的机器人抗扰动控制方法的步骤。

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