CN113238500B - 足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统。该系统用于足式机器人整机运动的灵巧操控，包括对足式机器人整机前向速度期望值、侧向速度期望值、转向速度期望值的调节。提供了基于软件图形界面的界面调速模式，在大调速范围内便利地实现移动速度调节，及支持精确设定运动速度期望值；提供了支持高频次调速操作的手柄调速模式，在足式机器人匀速向前行进的过程中，用户可以快速地对前向速度期望值进行微调。遥控系统与机器人间的通信协议设计，既考虑了遥控指令信息丢失问题，也考虑了某些应用场景中用户连续发出相同控制指令表达不同意图的情形。提供了对足式机器人自身及所处环境有关的多类型控制参数进行实时调节的方案。

Description

足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统

技术领域

本发明涉及一种足式机器人的操控方法与遥控系统。更明确地，本发明涉及一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统。

背景技术

近年来，足式机器人技术发展迅猛，不同规格的高性能四足机器人、双足机器人相继诞生。不同于普通的轮式、履带式移动机器人，以及早期用于室内表演和教学的足式机器人，这类高性能足式机器人具有在不平坦、不规则的室内外地形中进行平稳移动的能力，使得其有望成为不久未来的通用化移动载具，因而具有极高的发展和应用潜力。

尽管技术的进步已经将足式机器人的应用场景快速推广至人类所处的生存环境，但现有的全地形环境识别和智能决策技术尚无法支持实现足式机器人完全自主地生存和移动，因此由人类用户通过遥控方式介入足式机器人的移动任务，是当前足式机器人应用中的现实方案。

先进的人机交互设备及技术，已经可以在高度拟真的游戏中实现对足式机器人、人、动物等动画角色的良好移动操控，但在现实应用中，如何使得用户长时间进行遥控操作而不易疲劳、如何在大范围内便利地实现移动速度调节、如何兼顾实现指挥台式指挥的精确性和临场指挥的快速性、如何兼顾在研究开发阶段和实际应用阶段的不同需求、如何适应因通信原因导致的遥控指令信息丢失、如何有效借助现有的人机交互设备等问题，均需要进行解决。这些足式机器人的操控问题对于足式机器人的现实应用而言至关重要，因为若用户的操控意图无法有效、及时、正确地传达给正在真实地形中运动的足式机器人，将可能直接导致应用任务执行失败甚至导致足式机器人自身的损坏。

足式机器人现有的操控方法和遥控系统，大多还是采用适合短时间游戏式的操控方案，较少涉及和解决上述提出的现实应用中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于面向足式机器人的现实操控需求，以足式机器人整机运动为主要操控目标，给出足式机器人整机运动灵巧操控的遥控系统方案。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其中，所述系统用于足式机器人整机运动的灵巧操控，包括对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节。

足式机器人整机运动速度，包括前向速度V_Forward、侧向速度V_Lateral、转向速度V_Turn；前向速度V_Forward，指沿足式机器人身体正前方方向的线速度矢量，正值为向前，负值为向后；侧向速度V_Lateral，指沿足式机器人身体正侧方方向的线速度矢量，该速度值的正负分别代表向右和向左；转向速度V_Turn，指绕足式机器人身体的中心位置处偏摆旋转的角速度矢量，该速度值的正负分别代表向右转和向左转。

前向速度V_Forward、侧向速度V_Lateral、转向速度V_Turn，均为足式机器人整机运动速度的即时值。

足式机器人整机运动速度期望值Vdes，包括前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn；足式机器人整机运动速度期望值Vdes，代表用户对足式机器人整机运动速度的期望和控制意图；足式机器人整机运动速度期望值Vdes的期望速度可调范围记为[VdesMin,VdesMax]，[VdesMin,VdesMax]进一步由前向速度期望值Vdes_Forward的期望速度可调范围[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]、侧向速度期望值Vdes_Lateral的期望速度可调范围[VdesMin_Lateral,VdesMax_Lateral]、转向速度期望值Vdes_Turn的期望速度可调范围[VdesMin_Turn,VdesMax_Turn]组成。

对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节，包括两种操作方式：基于软件图形界面的直接调速操作方式，基于手柄的高频次调速操作方式；软件图形界面，为操控软件运行时在显示屏装置上呈现出的人机交互画面，其对应的操作形式包含触摸屏操作、鼠标操作、键盘操作；手柄，指包含摇杆、按键在内的手持式物理操作装置，其具体形态包含专用操纵器、游戏手柄、含有手柄部件的掌上游戏机。

基于软件图形界面的直接调速操作方式，将其调速操作方式记为界面调速模式，界面调速模式进一步包括：快速分段调速、快速连续调速、直接设定速度值、速度值直接置零；快速分段调速，为根据预设的增量值对足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行增加和减小的调节，实现对速度进行快速的、非连续的调节，其具体形式包括速度增加按钮和速度减小按钮；快速连续调速，为对足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行快速的、连续的调节，其具体形式包括速度调节滑动条；直接设定速度值，为通过文本框输入和选择框选择的形式对足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行直接的设置；速度值直接置零，为将足式机器人整机运动速度期望值Vdes直接设置为零，其具体形式包括速度置零按钮；快速分段调速、快速连续调速、直接设定速度值，在预设的期望速度可调范围内对足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行调节；对足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行的调节和设置，指对前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn三种速度期望值中的任意组合进行的调节和设置，操作和调节仅对任意组合中的速度期望值有效。

基于手柄的高频次调速操作方式，将其调速操作方式记为手柄调速模式，并将手柄调速模式进一步分为摇杆调节速度输出、摇杆调节加速度输出；摇杆调节速度输出，指通过拨动摇杆在摇杆读数空间内获得的摇杆读数，通过比例放大后直接对应于足式机器人整机运动速度期望值；摇杆调节加速度输出，指通过拨动摇杆在摇杆读数空间内获得的摇杆读数，通过比例放大后对应于整机运动加速度值，整机运动加速度值用于间接地调节足式机器人整机运动速度期望值；摇杆，其在真实机械空间中沿任一基本轴向的拨动范围内所对应的所有读数，组成该基本轴向的摇杆读数空间，其在非拨动状态下对应的读数，位于摇杆读数空间的中间位置，且此时读数数值为零。

将前向速度期望值Vdes_Forward的手柄调速模式，默认设置为摇杆调节加速度输出，以实现对前向速度期望值Vdes_Forward的长时间的连续保持，以及对前向速度期望值Vdes_Forward随时进行微调而不发生数值跳变；将侧向速度期望值Vdes_Lateral和转向速度期望值Vdes_Turn的手柄调速模式，默认设置为摇杆调节速度输出，以实现直接的速度调节，并使得速度调节具有快速归零的能力。

手柄调速模式是否生效由用户根据需要随时切换，切换的具体途经包括通过软件图形界面上的功能开关进行操作，以及通过手柄上的按键进行操作；对手柄调速模式是否生效的切换，包括对前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn分别进行切换；若手柄调速模式生效，则手柄调速功能处于未锁定状态，若手柄调速模式无效，则手柄调速功能处于锁定状态，即假若对前向速度期望值Vdes_Forward的手柄调速模式生效，则手柄对于前向速度期望值Vdes_Forward的调速处于未锁定状态，手柄的调速操作有效，反之则手柄对于前向速度期望值Vdes_Forward的调速处于锁定状态，手柄的调速操作无效；对侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn的手柄调速模式是否生效的设置所对应的功能含义，与对前向速度期望值Vdes_Forward的调速模式是否生效的设置所对应的功能含义相同。

优选的，还包括控制组件，手柄持续、高速地向多模式遥控系统的控制组件发送操作信息；多模式遥控系统的控制组件，以高频率周期性地读取手柄发送的操作信息，读取频率不低于10Hz，以保证由用户手指对手柄的所有常规操作被检测到，常规操作包括按下和松开无键程的按键、按下和松开有键程的按键、拨动有键程的摇杆。

若手柄调速模式为摇杆调节速度输出，且生效，则界面调速模式无效，即此时对对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节，仅由手柄的操作决定，若此时不对相应的摇杆进行操作，则相应的足式机器人整机运动速度期望值Vdes为零。

若手柄调速模式为摇杆调节加速度输出，且生效，则界面调速模式依然有效，即此时对对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节，由对手柄的操作和对软件图形界面的操作共同决定，若此时不对相应的摇杆进行操作，则相应的整机运动加速度值为零，此时足式机器人整机运动速度期望值Vdes由对软件图形界面的操作直接决定。

优选的，在软件图形界面中，以文本的形式显示的信息包括：

前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn；

前向速度V_Forward、侧向速度V_Lateral、转向速度V_Turn；

前向速度V_Forward在预设时间内的平均值。

在软件图形界面中，包括三组速度调节滑动条，用于分别调节前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn，以实现快速连续调速，三组速度调节滑动条的调节范围分别为[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]、[VdesMin_Lateral,VdesMax_Lateral]、[VdesMin_Turn,VdesMax_Turn]，该调节范围以文本值的形式与速度调节滑动条共同显示。

在软件图形界面中，包括三对速度增加按钮和速度减小按钮，用于分别调节前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn，以实现快速分段调速，按下速度增加按钮，则相应的速度期望值根据预设的增量值增加，按下速度减小按钮，则相应的速度期望值根据预设的增量值减小。

在软件图形界面中，包括三个速度置零按钮，用于将前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn分别直接设置为零，以实现速度值直接置零，按下速度置零按钮，则相应的速度期望值立即变为零。

在软件图形界面中，包含三组文本框和选择框，用于分别对前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn进行直接的设置，以实现直接设定速度值，若在任一个文本框中输入有效的数值且该数值属于期望速度可调范围，则相应的速度期望值直接变为该数值，若在任一个选择框中选择输入有效的数值且该数值属于期望速度可调范围，则相应的速度期望值直接变为该数值；直接设定速度值的功能非必须。

快速连续调速、快速分段调速、直接设定速度值，采用其中任一种界面调速模式对足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行的调节和设置，以及采用手柄调速模式对足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行的调节和设置，其成功调节和设置的前提是调节和设置后的值属于期望速度可调范围[VdesMin,VdesMax]。

若采用快速分段调速、直接设定速度值、速度值直接置零其中任一种界面调速模式进行调节和设置成功，以及采用手柄调速模式进行调节和设置成功，则对相对应的速度调节滑动条中的滑块的位置进行同步更新。

在软件图形界面中，包括三组手柄调速复选框作为功能开关，用于分别设置前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn各自的手柄调速模式是否生效；手柄调速模式是否生效的状态，通过文本和颜色的表现形式予以强调化地显示。

若通过对手柄上的按键进行操作来切换手柄调速模式是否生效，则对相对应的手柄调速复选框的选中状态进行同步更新。

优选的，在软件图形界面中，包括一个倒退行走复选框，用于对足式机器人是否被允许倒退行走进行设置；若足式机器人被允许倒退行走，则前向速度期望值Vdes_Forward的期望速度可调范围为[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]，其中VdesMin_Forward为负值，VdesMax_Forward为正值。

若足式机器人不被允许倒退行走，则前向速度期望值Vdes_Forward的期望速度可调范围为[0,VdesMax_Forward]。

无论足式机器人是否被允许倒退行走，用于调节前向速度期望值Vdes_Forward的速度调节滑动条的调节范围显示值均为[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]，即若足式机器人不被允许倒退行走，则用于调节前向速度期望值Vdes_Forward的速度调节滑动条的滑块仅能在滑动条中的正半区域移动。

优选的，还包括对操作模式OperationMode的设置，操作模式OperationMode包括手动遥控模式、自主运动模式、目标跟随模式；手动遥控模式，指足式机器人整机运动由用户通过软件图形界面和手柄来实时进行操控；自主运动模式，指足式机器人整机运动由机器人自主决策完成；目标跟随模式，指足式机器人整机运动为实时跟随预先设定的靶标，靶标为包含可识别特征标记的任何可移动物体和生命。

手动遥控模式，包含对足式机器人整机运动速度期望值Vdes、步态模式GaitMode、静止姿态StaticPosture、基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType、腿组构型LegsConfiguration的设置；对基本地形TerrainForm和地表性征TerrainType的设置，并非必须与足式机器人实际所处的地形环境相一致，而仅代表用户对足式机器人整机运动的操作意图。

对步态模式GaitMode的设置，包括对足式机器人的常规的基本运动步态参数的设置，以及对运动步态类型的选取；运动步态类型，包含行走、小跑、奔跑、跳跃、爬行。

对静止姿态StaticPosture的设置，为令足式机器人的当前姿态立即调整为某一预先设定的姿态并保持；预先设定的姿态，包含站立、下蹲、趴伏。

对基本地形TerrainForm的设置，为在多种预先设定的基本地形场景中选择一种，作为足式机器人的用户指定地形场景，并令足式机器人做出相应的动作；基本地形场景，包含平地、上台阶、下台阶、上坡、下坡、侧倾坡、沟、坎、大障碍物、未知地形。

对地表性征TerrainType的设置，为在多种预先设定的基本地表性征中选择一种，作为足式机器人的用户指定地表性征，并令足式机器人的整机运动做出相应的调整；基本地表性征，包含不限定地表、硬地、土地、泥泞、沼泽、浅草、冰雪、细沙、沙石、碎石、未知地表。

对腿组构型LegsConfiguration的设置，为在多种预先设定的基本腿组构型中选择一种，并令足式机器人的腿部调整为相应的形态；对于足式机器人为四足机器人的情形，基本腿组构型，包含不限定构型、前膝型、后膝型、内膝型、外膝型。

对操作模式OperationMode的设置以及对手动遥控模式中的各个所包含项的设置，在软件图形界面中分别对应有独立的交互操作控件。

操作模式OperationMode、步态模式GaitMode的设置结果，在软件图形界面中予以强调化地显示；基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType的设置结果，在软件图形界面中进行虚拟的图形图像显示。

优选的，手柄包含二个用于调节足式机器人整机运动速度期望值Vdes的摇杆，二个摇杆均有键程，即随着摇杆拨动位置的改变，摇杆的读数输出实时相应变化，其中一个摇杆在真实机械空间中包含二个基本轴向，分别用于调节前向速度期望值Vdes_Forward和侧向速度期望值Vdes_Lateral，将该摇杆记为移动速度调节摇杆，另一个摇杆在真实机械空间中至少包含一个基本轴向，用于调节转向速度期望值Vdes_Turn，将该摇杆记为转向速度调节摇杆。

移动速度调节摇杆和转向速度调节摇杆，其在非拨动状态下对应的读数的数值为零。

移动速度调节摇杆和转向速度调节摇杆，在摇杆的中间位置附近拨动时，若拨动的幅度未超过预先设定的阈值JoystickThreshold，则对应的读数的数值为零。

移动速度调节摇杆和转向速度调节摇杆，在摇杆拨动的幅度到达预先设定的阈值JoystickThreshold并继续增大时，则对应的读数的数值的绝对值从零起始并随着拨动幅度的增加而相应增加。

移动速度调节摇杆和转向速度调节摇杆，在摇杆拨动的幅度到达正向最大状态时，则对应的读数的数值与期望速度可调范围中的VdesMax相关联。

移动速度调节摇杆和转向速度调节摇杆，在摇杆拨动的幅度到达负向最大状态时，则对应的读数的数值与期望速度可调范围中的VdesMin相关联。

优选的，手柄包含左十字键、上左L键、上右R键、右功能键1、右功能键2、右功能键3、右功能键4、SELECT键、START键；左十字键包含上方向键、下方向键、左方向键、右方向键。

左十字键、上左L键、移动速度调节摇杆位于手柄的左侧，便于用户在握持手柄的状态下，用左手操作；上右R键、右功能键1、右功能键2、右功能键3、右功能键4、转向速度调节摇杆位于手柄的右侧，便于用户在握持手柄的状态下，用右手操作。

将移动速度调节摇杆从其中间位置向上方拨动且超过阈值JoystickThreshold时，则用于调节前向速度期望值Vdes_Forward的加速度输出值为正，从其中间位置向下方拨动，则该加速度输出值为负，该加速度输出值与拨动幅度相关联。

将移动速度调节摇杆从其中间位置向左侧拨动，则侧向速度期望值Vdes_Lateral的速度输出值为负，从其中间位置向右侧拨动，则该速度输出值为正，该速度输出值与拨动幅度相关联。

将转向速度调节摇杆从其中间位置向左侧拨动，则转向速度V_Turn的速度输出值为负，从其中间位置向右侧拨动，则该速度输出值为正，该速度输出值与拨动幅度相关联。

同时按下上左L键和左十字键中的左方向键，用于对前向速度期望值Vdes_Forward的手柄调速模式是否生效的状态进行切换。

同时按下上右R键和左十字键中的左方向键，用于对转向速度期望值Vdes_Turn的手柄调速模式是否生效的状态进行切换，这种操作方式使得用户在使用右手实时操作转向速度调节摇杆的同时，使用左手对转向速度期望值Vdes_Turn的值进行实时锁定和解锁操作。

按下SELECT键，用于在操作模式OperationMode中进行切换选择。

按下START键，用于将静止姿态StaticPosture设置为站立，即START键为足式机器人整机运动提供急停和姿态初始化功能。

同时按下上左L键、上右R键、左十字键中的下方向键，用于对步态模式GaitMode进行设置，具体为将运动步态类型设置为行走。

同时按下上左L键、上右R键、左十字键中的上方向键，用于对步态模式GaitMode进行设置，具体为将运动步态类型设置为小跑。

同时按下右功能键1、左十字键中的上方向键，用于将静止姿态StaticPosture设置为站立。

同时按下右功能键1、左十字键中的下方向键，用于将静止姿态StaticPosture设置为下蹲。

同时按下右功能键2、左十字键中的上方向键，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为上台阶。

同时按下右功能键2、左十字键中的下方向键，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为下台阶。

同时按下右功能键3、左十字键中的上方向键，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为上坡。

同时按下右功能键3、左十字键中的下方向键，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为下坡。

同时按下右功能键4、左十字键中的上方向键，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为坎。

同时按下右功能键4、左十字键中的下方向键，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为沟。

优选的，软件图形界面包含对多模式遥控系统的无线网络设置，用于与足式机器人相连接；无线网络设置，包含无线网络连接设置、机器人主控系统网络连接设置。

无线网络连接设置，用于将多模式遥控系统接入至特定的无线网络。

无线网络连接设置，进一步包含对默认直连网络、当前网络热点、当前网络密码的编辑，以及对多模式遥控系统无线连接软开关、多模式遥控系统无线连接硬开关的开闭设置，以及刷新网络信息、连接当前热点、断开当前连接操作；多模式遥控系统无线连接软开关，用于在软件功能层面将多模式遥控系统的无线网络连接功能进行启动和关闭；多模式遥控系统无线连接硬开关，用于将多模式遥控系统的无线网络硬件进行启动和关闭；连接当前热点操作，为依据当前网络热点和当前网络密码，将多模式遥控系统接入至该当前网络热点，连接成功后保持连接状态；断开当前连接操作，为将当前与多模式遥控系统处于连接状态的无线网络连接断开。

机器人主控系统网络连接设置，用于将接入至特定的无线网络的多模式遥控系统，与同处于该特定的无线网络中的足式机器人相连接。

机器人主控系统网络连接设置，进一步包含对主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的编辑，以及对广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的开闭设置，以及应用当前设置、保存为默认设置、恢复默认设置操作；主控系统网络地址、主控系统网络端口，用于设定足式机器人的网络信息，以使得多模式遥控系统正确发送网络数据；遥控系统网络地址、遥控系统网络端口，用于设定多模式遥控系统的网络信息，以使得多模式遥控系统正确接收网络数据；主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口均具有预先约定的默认值；应用当前设置操作，为令主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的当前设定值生效；保存为默认设置操作，为将主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的当前设定值保存为各自的默认值，并将对广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的当前设定保存为各自的默认值；恢复默认设置，为依据主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口、广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的默认值对各自的当前设定值进行设置。

若广播方式发送关闭，则多模式遥控系统仅向主控系统网络地址中的主控系统网络端口发送信息，用于实现一对一方式的操控，即一套多模式遥控系统对一台足式机器人进行操控；若广播方式发送打开，则多模式遥控系统同时向所有与主控系统网络地址处于同一子网段的网络地址的主控系统网络端口发送信息，用于实现一对多方式的操控和遥控信息监测，一对多方式的遥控，即一套多模式遥控系统对多台足式机器人同时进行操控，遥控信息监测，即使得多模式遥控系统发送的信息同时被足式机器人之外的设备进行监听，以用于监测和调试。

无线网络连接设置，具有一键无线直连功能，若启动一键无线直连，则自动使得多模式遥控系统无线连接软开关、多模式遥控系统无线连接硬开关保持打开，然后将多模式遥控系统与默认直连网络所对应的无线网络相连接。

若允许自动设定遥控系统网络地址关闭，则遥控系统网络地址仅能由用户主动进行编辑以实现更改；若允许自动设定遥控系统网络地址打开，则当启动一键无线直连功能后，根据遥控系统网络地址的默认值对其当前值进行自动更改。

刷新网络信息操作，为将当前网络热点、遥控系统网络地址的信息进行刷新，并对其各自在软件图形界面中的信息显示进行更新。

多模式遥控系统的无线网络设置，其所连接的足式机器人的类型包括真实的机器人、虚拟的机器人，并使得多模式遥控系统具有在多台不限定类型的足式机器人间灵活地进行切换操控的能力，以进一步增强多模式遥控系统在真实的遥控应用和机器人开发测试应用中的实用性。

优选的，多模式遥控系统用于高频率、周期化地向外发送信息，信息包含的字段数据包含操作模式OperationMode、足式机器人整机运动速度期望值Vdes、步态模式GaitMode、静止姿态StaticPosture、基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType、腿组构型LegsConfiguration的当前值，以及操作模式变化状态、步态模式变化状态、基本地形变化状态、遥控系统编号信息。

操作模式变化状态信息，仅当操作模式OperationMode的当前值刚刚发生变化时，被设置为状态变化标记值，其余时刻均被设置为状态保持标记值。

步态模式变化状态信息，仅当步态模式GaitMode的当前值刚刚发生变化时，被设置为状态变化标记值，其余时刻均被设置为状态保持标记值。

基本地形变化状态信息，当基本地形TerrainForm的当前值刚刚发生变化时，和当基本地形TerrainForm的当前值未发生变化但用户再次主动地确认该当前值时，被设置为状态变化标记值，其余时刻均被设置为状态保持标记值，用户再次主动地确认该当前值，指用户通过软件图形界面和手柄再次进行与设定基本地形TerrainForm当前值的操作相一致的操作。

足式机器人，若接收到的基本地形变化状态信息为状态变化标记值，则进而根据同时接收到的基本地形TerrainForm的信息，重新规划并做出相应的动作，并将接收到的基本地形TerrainForm的信息记录为当前指定地形信息。

足式机器人，若接收到的基本地形变化状态信息为状态保持标记值，且同时接收到的基本地形TerrainForm的信息与所记录的当前指定地形信息相同，则继续执行之前规划的动作。

足式机器人，若接收到的基本地形变化状态信息为状态保持标记值，且同时接收到的基本地形TerrainForm的信息与所记录的当前指定地形信息不同，则代表多模式遥控系统与足式机器人间的无线通信发生了信息丢失，此时根据同时接收到的基本地形TerrainForm的信息，重新规划并做出相应的动作，并将接收到的基本地形TerrainForm的信息记录为当前指定地形信息。

基本地形变化状态信息作为基本地形TerrainForm信息的补充，既针对在多模式遥控系统高频率地向外发送信息并存在部分信息帧丢失的情形下，保证用户操控意图的正确传递，也为用户提供了令足式机器人快速地重新规划并做出相应的动作的操控能力。

软件图形界面，依据实时接收到的足式机器人整机运动的信息，对足式机器人的身体姿态进行虚拟的图形绘制，为用户提供图形化的机器人信息反馈。

软件图形界面，依据用户设定的基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType、基本地形变化状态信息的当前值，进行虚拟的地形场景绘制，为用户提供图形化、图像化的地形场景信息反馈，若基本地形TerrainForm的当前值和基本地形变化状态信息的当前值其中之一发生变化，则立即对虚拟的地形场景进行更新。

每一台多模式遥控系统均具有独立的遥控系统编号信息，以对应于存在多台多模式遥控系统对足式机器人进行操控的情形；若足式机器人接收到来自多台多模式遥控系统发送的不同操控信息，则根据预先设定的优先级对操控信息进行选择或排序。

优选的，多模式遥控系统，由手柄和软件图形界面这两种遥控形态的至少其中之一所组成；手柄和软件图形界面，共同实现对足式机器人整机运动的多模式遥控。

软件图形界面，为足式机器人整机运动提供功能全面、便于对生成的操控指令进行监控和再现的遥控模式。

手柄，为足式机器人整机运动提供操作简便、操作实时性高、操作灵敏度高的遥控模式。

综上，本发明具有如下技术特点及有益效果：

(1)在使用手柄进行速度调节操作的手柄调速模式中，将对前向速度期望值的调节默认设置为加速度输出模式，使得在执行保持匀速向前行进这一最重要的移动任务的过程中，用户在对前向速度期望值的调速完成后不需要继续对手柄进行任何操作，即可保持匀速向前的操控意图；而且，用户可以在足式机器人匀速向前行进的过程中，使用手柄快速地对前向速度期望值进行微调，而不需要将手柄摇杆预先调节至行进速度对应的位置；将对侧向速度期望值、转向速度期望值的调节默认设置为速度输出模式，使得对于侧移和转向的临时性操控意图得到快速直接的实现。辅以对手柄调速模式是否生效的设定，使得使用本发明提供的调速系统，能够轻松地实现足式机器人匀速行进、走圆圈、原地转向等常规操作，且可以进行长时间连续操控而不易疲劳。

(2)本发明中的基于软件图形界面的直接调速操作方式即界面调速模式，提供了快速分段调速、快速连续调速、直接设定速度值、速度值直接置零等多种实用的调控方式，既可以在大调速范围内便利地实现移动速度调节，也提供了精确设定运动速度期望值的能力；进一步，可以与界面调速模式进行联动操控的手柄调速模式，提供了快捷的临场操控能力。

(3)所设计的界面调速模式和手柄调速模式具有良好的可移植性，可以在现有的主流人机交互设备上实施，例如通过带有手柄的掌上电脑、手柄和手机的组合、掌上游戏机等设备上实施，实现多模式的操控；也可仅在笔记本电脑上实施，实现单一的界面调速模式，或者仅在普通游戏手柄上实施，实现单一的手柄调速模式。无论是单一的界面调速模式，还是单一的手柄调速模式，均独立具有对足式机器人整机运动的主要操控意图的调节和设置。进一步，基于主流的手柄按键布局提供了使用摇杆、单独按键及组合按键，实现对足式机器人自身及所处环境有关的多类型控制参数进行实时调节的方案，关联操作互不干扰且便于同时进行，例如在调节转向速度期望值的同时对转向速度期望值进行锁定或解锁操作，具有实用性。

(4)提供了便于实时更改无线连接设置的功能，使遥控系统可以在研究开发用网络和实际应用网络中便利地进行切换，扩大了遥控系统的应用范围；此外，还可实现单台遥控器对单台机器人、单台遥控器对多台机器人等不同操控方式间的便捷切换。进一步，遥控系统与机器人间的通信协议设计，既考虑了因通信原因导致的遥控指令信息丢失问题，也考虑了某些应用场景中用户连续发出相同控制指令表达不同意图的情形。

附图说明

图1为本发明所述的足式机器人整机运动的示意图。其中图1(a)表示足式机器人整机运动速度的示意图，图1(b)表示足式机器人整机运动速度期望值的示意图。

图2为本发明所述的界面调速模式的示意图。

图3为本发明所述的手柄调速模式的示意图。

图4为本发明所述的手柄调速模式生效设置的示意图。

图5为本发明所述软件图形界面中速度期望值调节功能部分的示意图。其中图5(a)所示为所述前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral、转向速度期望值Vdes_Turn各自的手柄调速模式都不生效的状态下，软件图形界面中的相应显示；图5(b)所示为三种速度期望值各自的手柄调速模式都生效的状态下，软件图形界面中的相应显示。

图6为在本发明所述的软件图形界面中对所述足式机器人是否被允许倒退行走进行设置的示意图。

图7为本发明所述软件图形界面中部分功能调节的示意图。

图8为本发明所述手柄的结构示意图。

图9为本发明所述的无线网络设置相关图形界面的示意图。

图10为本发明所述的多模式遥控系统向外发送信息的字段格式的示意图。

图11为本发明所述的基本地形变化状态信息的应用方式的示意图。

图12为本发明所述的多模式遥控系统的多种不同形态的示意图。图12(a)表示采用Nintendo Switch游戏机及相似游戏机作为所述多模式遥控系统的形态；图12(b)表示采用GPD WIN 2游戏掌机作为所述多模式遥控系统的形态；图12(c)表示采用Microsoft XBOXOne无线手柄并加装手机作为所述多模式遥控系统的形态；图12(d)表示采用商用游戏手柄并加装手机作为所述多模式遥控系统的形态。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

如图1所示，一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其中，该系统用于对足式机器人整机运动的灵巧操控，包括对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节。

足式机器人4的足式机器人整机运动速度5，包括前向速度V Forward 51、侧向速度V_Lateral 52、转向速度V_Turn 53；前向速度V_Forward 51，指沿足式机器人4的身体正前方方向，即图1(a)中的沿X轴方向的线速度矢量，正值为向前，负值为向后；侧向速度V_Lateral 52，指沿足式机器人4的身体正侧方方向，即图1(a)中的沿Y轴方向的线速度矢量，该速度值的正负分别代表向右和向左；转向速度V_Turn 53，指绕足式机器人4身体的中心位置处偏摆旋转，即绕图1(a)中Z轴旋转的角速度矢量，该速度值的正负分别代表向右转和向左转，其中Z轴经过足式机器人4的身体的中心位置。

前向速度V_Forward 51、侧向速度V_Lateral 52、转向速度V_Turn 53，均为足式机器人整机运动速度5的即时值。

足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes，如图1(b)所示，包括前向速度期望值Vdes_Forward 1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3；足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes，代表用户对足式机器人整机运动速度5的期望和控制意图；足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes的期望速度可调范围记为[VdesMin,VdesMax]，[VdesMin,VdesMax]进一步由前向速度期望值Vdes_Forward 1的期望速度可调范围[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2的期望速度可调范围[VdesMin_Lateral,VdesMax_Lateral]、转向速度期望值Vdes_Turn 3的期望速度可调范围[VdesMin_Turn,VdesMax_Turn]组成。

如图2、3所示，对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes的调节，包括两种操作方式：基于软件图形界面71的直接调速操作方式，如图2所示；基于手柄6的高频次调速操作方式，如图3所示。软件图形界面71，为操控软件运行时在显示屏装置7上呈现出的人机交互画面，其对应的操作形式包含触摸屏操作、鼠标操作、键盘操作；手柄6，指包含摇杆、按键在内的手持式物理操作装置，其具体形态包含专用操纵器、游戏手柄、含有手柄部件的掌上游戏机。

如图2所示，基于软件图形界面71的直接调速操作方式，将其调速操作方式记为界面调速模式，界面调速模式进一步包括：快速分段调速、快速连续调速、直接设定速度值、速度值直接置零；快速分段调速，为根据预设的增量值对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes进行增加和减小的调节，实现对速度进行快速的、非连续的调节；快速连续调速，为对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes进行快速的、连续的调节；直接设定速度值，为通过文本框输入和选择框的形式对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes进行直接的设置；速度值直接置零，为将足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes直接设置为零；快速分段调速、快速连续调速、直接设定速度值，在预设的期望速度可调范围内对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes进行调节；对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes进行的调节和设置，指对前向速度期望值Vdes_Forward 1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3三种速度期望值中的任意组合进行的调节和设置，操作和调节仅对任意组合中的速度期望值有效，例如仅同时调节前向速度期望值Vdes_Forward 1和侧向速度期望值Vdes_Lateral 2，而转向速度期望值Vdes_Turn 3保持不变。

如图3所示，基于手柄6的高频次调速操作方式，将其调速操作方式记为手柄调速模式，并将手柄调速模式进一步分为摇杆调节速度输出、摇杆调节加速度输出；摇杆调节速度输出，指通过拨动摇杆在摇杆读数空间内获得的摇杆读数，通过比例放大后直接对应于足式机器人整机运动速度5的期望值，例如侧向速度期望值Vdes_Lateral 2的手柄调速模式为摇杆调节速度输出，且此时用于调节侧向速度期望值Vdes_Lateral 2的摇杆的读数值为JoyStickValue2，则有Vdes_Lateral＝k2*JoyStickValue2，其中k2为预先设定的比例系数；摇杆调节加速度输出，指通过拨动摇杆在摇杆读数空间内获得的摇杆读数，通过比例放大后对应于整机运动加速度值，整机运动加速度值用于间接地调节足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes，例如前向速度期望值Vdes_Forward 1的手柄调速模式为摇杆调节加速度输出，且此时用于调节前向速度期望值Vdes_Forward 1的摇杆的读数值为JoyStickValue1，则有Vdes_Forward＝Vdes_Forward+k1*JoyStickValue1，其中k1为预先设定的比例系数；摇杆，其在真实机械空间中沿任一基本轴向的拨动范围内所对应的所有读数，组成该基本轴向的摇杆读数空间，其在非拨动状态下对应的读数，位于摇杆读数空间的中间位置，且此时读数数值为零。

将前向速度期望值Vdes_Forward 1的手柄调速模式，默认设置为摇杆调节加速度输出，以实现对前向速度期望值Vdes_Forward 1的长时间的连续保持，以及对前向速度期望值Vdes_Forward 1随时进行微调而不发生数值跳变；将侧向速度期望值Vdes_Lateral 2和转向速度期望值Vdes_Turn 3的手柄调速模式，默认设置为摇杆调节速度输出，以实现直接的速度调节，并使得速度调节具有快速归零的能力。

如图4、5所示，手柄调速模式是否生效由用户根据需要随时切换，切换的具体途经包括通过软件图形界面71上的功能开关进行操作，以及通过手柄6上的按键进行操作；对手柄调速模式是否生效的切换，包括对前向速度期望值Vdes_Forward 1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3分别进行切换；若手柄调速模式生效，则手柄6调速功能处于未锁定状态；若手柄调速模式无效，则手柄6调速功能处于锁定状态。如图4所示，当前对前向速度期望值Vdes_Forward 1的手柄调速模式生效，则手柄6对于前向速度期望值Vdes_Forward 1的调速处于未锁定状态，此时软件图形界面71中文本框100不显示文本，此时可通对手柄6的相应摇杆对前向速度期望值Vdes_Forward 1进行调速操作；当前对侧向速度期望值Vdes_Lateral 2的手柄调速模式未生效，则手柄6对于侧向速度期望值Vdes_Lateral 2的调速处于锁定状态，此时软件图形界面71中文本框200不显示文本，此时对手柄6的相应摇杆进行调速操作并不改变侧向速度期望值Vdes_Lateral 2的值。当前对转向速度期望值Vdes_Turn 3的手柄调速模式生效，则手柄6对于转向速度期望值Vdes_Turn 3的调速处于未锁定状态，此时软件图形界面71中文本框300不显示文本，此时可通对手柄6的相应摇杆对转向速度期望值Vdes_Turn 3进行调速操作。

手柄6，持续、高速地向多模式遥控系统的控制组件发送操作信息；多模式遥控系统的控制组件，以高频率周期性地读取手柄6发送的操作信息，读取频率不低于10Hz，以保证由用户手指对手柄6的所有常规操作被检测到，常规操作包括按下和松开无键程的按键、按下和松开有键程的按键、拨动有键程的摇杆。

若手柄调速模式为摇杆调节速度输出，且生效，则界面调速模式无效，即此时对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes的调节，仅由手柄6的操作决定，若此时不对相应的摇杆进行操作，则相应的足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes为零。例如图4中所示的转向速度期望值Vdes_Turn 3的手柄调速模式为摇杆调节速度输出，且生效，则此时对转向速度期望值Vdes_Turn 3的调节，仅由手柄6的操作决定，此时对软件图形界面71的相应操作无法改变转向速度期望值Vdes_Turn 3的值。

若手柄调速模式为摇杆调节加速度输出，且生效，则界面调速模式依然有效，即此时对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes的调节，由对手柄6的操作和对软件图形界面71的操作共同决定，若此时不对相应的摇杆进行操作，则相应的整机运动加速度值为零，此时足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes由对软件图形界面71的操作直接决定。例如图4中所示的前向速度期望值Vdes_Forward 1的手柄调速模式为摇杆调节加速度输出，且生效，则此时对手柄6的操作和对软件图形界面71的操作均可对前向速度期望值Vdes_Forward 1进行调节。

如图5所示，在软件图形界面71中，以文本的形式显示的信息包括：

如图5(a)所示，前向速度期望值Vdes_Forward 1的文本信息111，侧向速度期望值Vdes_Lateral 2的文本信息211，转向速度期望值Vdes_Turn 3的文本信息311；

前向速度V_Forward 51的前向实时速度的文本信息106；侧向速度V_Lateral 52的侧向实时速度的文本信息206；转向速度V_Turn 53的转向实时速度的文本信息306；

前向速度V_Forward 51在预设时间内的平均值的文本信息107。

在软件图形界面71中，包括三组速度调节滑动条：滑动条103、滑动条203、滑动条303，用于分别调节前向速度期望值Vdes_Forward 1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3，以实现快速连续调速，三组速度调节滑动条的调节范围分别为[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]、[VdesMin_Lateral,VdesMax_Lateral]、[VdesMin_Turn,VdesMax_Turn]，该调节范围以文本值的形式与速度调节滑动条共同显示。

在软件图形界面71中，包括三对速度增加按钮和速度减小按钮：按钮101和按钮102、按钮201和按钮202、按钮301和按钮302，用于分别调节前向速度期望值Vdes_Forward1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3，以实现快速分段调速，按下速度增加按钮，则相应的速度期望值根据预设的增量值增加，按下速度减小按钮，则相应的速度期望值根据预设的增量值减小。

在软件图形界面71中，包括三个速度置零按钮：按钮105、按钮205、按钮305，分别用于将前向速度期望值Vdes_Forward 1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3直接设置为零，以实现速度值直接置零，按下速度置零按钮，则相应的速度期望值立即变为零，例如按下按钮105后，则前向速度期望值Vdes_Forward 1直接变为零。

在软件图形界面71中，包含三组文本框和三组选择框，分别为文本框104、文本框204、文本框304、选择框108、选择框208、选择框308，分别用于对前向速度期望值Vdes_Forward1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3进行直接的设置，以实现直接设定速度值，若在任一个文本框中输入有效的数值且该数值属于期望速度可调范围，则相应的速度期望值直接变为该数值，若在任一个选择框中选择输入有效的数值且该数值属于期望速度可调范围，则相应的速度期望值直接变为该数值；直接设定速度值的功能非必须。

快速连续调速、快速分段调速、直接设定速度值，采用其中任一种界面调速模式对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes进行的调节和设置，以及采用手柄调速模式对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes进行的调节和设置，其成功调节和设置的前提是调节和设置后的值属于期望速度可调范围[VdesMin,VdesMax]。

如图5(b)所示，前向速度期望值Vdes_Forward 1的期望速度可调范围VdesMin_Forward的值为-20，并在文本109中显示，期望速度可调范围VdesMax_Forward的值为20，并在文本110中显示，对前向速度期望值Vdes_Forward 1进行成功调节和设置的前提是调节后的值位于区间[-20,20]；对侧向速度期望值Vdes_Lateral 2进行成功调节和设置的前提是调节后的值位于区间[-5.00,5.00]；对转向速度期望值Vdes_Turn 3进行成功调节和设置的前提是调节后的值位于区间[-45.00,45.00]。

若采用快速分段调速、直接设定速度值、速度值直接置零其中任一种界面调速模式进行调节和设置成功，以及采用手柄调速模式进行调节和设置成功，则对相对应的速度调节滑动条中的滑块的位置进行同步更新。

如图5和图7所示，在软件图形界面71中，包括三组手柄6调速复选框725、724、722作为功能开关，用于分别设置前向速度期望值Vdes_Forward 1、侧向速度期望值Vdes_Lateral2、转向速度期望值Vdes_Turn 3各自的手柄调速模式是否生效；手柄调速模式是否生效的状态，通过文本和颜色的表现形式予以强调化地显示，图5(a)为前向速度期望值Vdes_Forward1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3各自的手柄调速模式都不生效的状态，即文本框100、200、300中均显示“锁”标志；图5(b)为前向速度期望值Vdes_Forward1、侧向速度期望值Vdes_Lateral 2、转向速度期望值Vdes_Turn 3各自的手柄调速模式都生效的状态，即文本框100、200、300中均不显示“锁”标志，该设置与图7中对三组手柄6调速复选框725、724、722的设置相一致。

若通过对手柄6上的按键进行操作来切换手柄调速模式是否生效，则对相对应的手柄6调速复选框的选中状态进行同步更新。

如图6所示，在软件图形界面71中，包括一个倒退行走复选框721，用于对足式机器人是否被允许倒退行走进行设置；如图中上半部分所示，足式机器人被允许倒退行走，则前向速度期望值Vdes_Forward 1的期望速度可调范围为[-20,20]，其中-20即为VdesMin_Forward的值，20即为VdesMax_Forward的值。

如图中下半部分所示，足式机器人不被允许倒退行走，则前向速度期望值Vdes_Forward1的期望速度可调范围为[0,20]。

无论足式机器人是否被允许倒退行走，用于调节前向速度期望值Vdes_Forward 1的速度调节滑动条的调节范围显示值均为[-20,20]，即若足式机器人不被允许倒退行走，则用于调节前向速度期望值Vdes_Forward 1的速度调节滑动条的滑动条103仅能在滑动条中的正半区域移动。

如图7所示，还包括对操作模式OperationMode的设置，操作模式OperationMode包括手动遥控模式、自主运动模式、目标跟随模式；手动遥控模式，指足式机器人整机运动由用户通过软件图形界面71和手柄6来实时进行操控；自主运动模式，指足式机器人整机运动由机器人自主决策完成；目标跟随模式，指足式机器人整机运动为实时跟随预先设定的靶标，靶标为包含可识别特征标记的任何可移动物体和生命。通过单选框701、703、705来实现对操作模式OperationMode的设置。

手动遥控模式，包含对足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes、步态模式GaitMode、静止姿态StaticPosture、基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType、腿组构型LegsConfiguration的设置；对基本地形TerrainForm和地表性征TerrainType的设置，并非必须与足式机器人实际所处的地形环境相一致，而仅代表用户对足式机器人整机运动的操作意图。

对步态模式GaitMode的设置，包括对足式机器人4的常规的基本运动步态参数的设置，以及对运动步态类型的选取；运动步态类型，包含行走、小跑、奔跑、跳跃、爬行。通过单选框741、702、704、706、707来实现对步态模式GaitMode的设置。

对静止姿态StaticPosture的设置，为令足式机器人4的当前姿态立即调整为某一预先设定的姿态并保持；预先设定的姿态，包含站立、下蹲、趴伏。通过按钮740、708、709来实现对静止姿态StaticPosture的设置。

对基本地形TerrainForm的设置，为在多种预先设定的基本地形场景中选择一种，作为足式机器人4的用户指定地形场景，并令足式机器人做出相应的动作；基本地形场景，包含平地、上台阶、下台阶、上坡、下坡、侧倾坡、沟、槛、大障碍物、未知地形。通过按钮734、739、710、737、738、711、712、736、735、713来实现对基本地形TerrainForm的设置。

对地表性征TerrainType的设置，为在多种预先设定的基本地表性征中选择一种，作为足式机器人4的用户指定地表性征，并令足式机器人4的整机运动做出相应的调整；基本地表性征，包含不限定地表、硬地、土地、泥泞、沼泽、浅草、冰雪、细沙、沙石、碎石、未知地表。通过单选框731、732、733、714、715、716、730、729、728、718、717来实现对地表性征TerrainType的设置。

对腿组构型LegsConfiguration的设置，为在多种预先设定的基本腿组构型中选择一种，并令足式机器人4的腿部调整为相应的形态；对于足式机器人为四足机器人的情形，基本腿组构型，包含不限定构型、前膝型、后膝型、内膝型、外膝型。通过单选框726、727、723、720、719来实现对腿组构型LegsConfiguration的设置。

对操作模式OperationMode的设置以及对手动遥控模式中的各个所包含项的设置，在软件图形界面71中分别对应有独立的交互操作控件。

操作模式OperationMode、步态模式GaitMode的设置结果，在软件图形界面71中予以强调化地显示，如图7中文本742和743所示；基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType的设置结果，在软件图形界面71中进行虚拟的图形图像显示。

如图8所示，手柄6，包含二个用于调节足式机器人整机运动速度5的期望值Vdes的摇杆，包括移动速度调节摇杆610、转向速度调节摇杆611，二个摇杆均有键程，即随着摇杆拨动位置的改变，摇杆的读数输出实时相应变化，其中移动速度调节摇杆610在真实机械空间中包含二个基本轴向，分别用于调节前向速度期望值Vdes_Forward 1和侧向速度期望值Vdes_Lateral 2，转向速度调节摇杆611在真实机械空间中包含一个基本轴向，用于调节转向速度期望值Vdes_Turn 3。

移动速度调节摇杆610和转向速度调节摇杆611，其在非拨动状态下对应的读数的数值为零。

移动速度调节摇杆610和转向速度调节摇杆611，在摇杆的中间位置附近拨动时，若拨动的幅度未超过预先设定的阈值JoystickThreshold，则对应的读数的数值为零。

移动速度调节摇杆610和转向速度调节摇杆611，在摇杆拨动的幅度到达预先设定的阈值JoystickThreshold并继续增大时，则对应的读数的数值的绝对值从零起始并随着拨动幅度的增加而相应增加。

移动速度调节摇杆610和转向速度调节摇杆611，在摇杆拨动的幅度到达正向最大状态时，则对应的读数的数值与期望速度可调范围中的VdesMax相关联。

移动速度调节摇杆610和转向速度调节摇杆611，在摇杆拨动的幅度到达负向最大状态时，则对应的读数的数值与期望速度可调范围中的VdesMin相关联。

手柄6，包含左十字键601、上左L键602、上右R键603、右功能键1604、右功能键2605、右功能键3606、右功能键4607、SELECT键608、START键609；左十字键包含上方向键6011、下方向键6012、左方向键6013、右方向键6014。

左十字键601、上左L键602、移动速度调节摇杆位于手柄的左侧，便于用户在握持手柄的状态下，用左手操作；上右R键603、右功能键1604、右功能键2605、右功能键3606、右功能键4607、转向速度调节摇杆位于手柄的右侧，便于用户在握持手柄的状态下，用右手操作。

将移动速度调节摇杆从其中间位置向上方拨动且超过阈值JoystickThreshold时，则用于调节前向速度期望值Vdes_Forward 1的加速度输出值为正，从其中间位置向下方拨动，则该加速度输出值为负，该加速度输出值与拨动幅度相关联。

将移动速度调节摇杆从其中间位置向左侧拨动，则侧向速度期望值Vdes_Lateral2的速度输出值为负，从其中间位置向右侧拨动，则该速度输出值为正，该速度输出值与拨动幅度相关联。

将转向速度调节摇杆从其中间位置向左侧拨动，则转向速度V_Turn 53的速度输出值为负，从其中间位置向右侧拨动，则该速度输出值为正，该速度输出值与拨动幅度相关联。

同时按下上左L键602和左方向键6013，用于对前向速度期望值Vdes_Forward 1的手柄调速模式是否生效的状态进行切换，该操作等价于在软件图形界面71中对复选框725的操作。

同时按下上右R键603和左方向键6013，用于对转向速度期望值Vdes_Turn 3的手柄调速模式是否生效的状态进行切换，这种操作方式使得用户在使用右手实时操作转向速度调节摇杆的同时，使用左手对转向速度期望值Vdes_Turn 3的值进行实时锁定和解锁操作，该操作等价于在软件图形界面71中对复选框722的操作。

按下SELECT键608，用于在操作模式OperationMode中进行切换选择，该操作等价于在软件图形界面71中通过单选框701、703、705对操作模式OperationMode进行切换选择。

按下START键609，用于将静止姿态StaticPosture设置为站立，即START键609为足式机器人整机运动提供急停和姿态初始化功能，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮740。

同时按下上左L键602、上右R键603、下方向键6012，用于对步态模式GaitMode进行设置，具体为将运动步态类型设置为行走，该操作等价于在软件图形界面71中选中单选框741。

同时按下上左L键602、上右R键603、上方向键6011，用于对步态模式GaitMode进行设置，具体为将运动步态类型设置为小跑，该操作等价于在软件图形界面71中选中单选框702。

同时按下右功能键1604、上方向键6011，用于将静止姿态StaticPosture设置为站立，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮740。

同时按下右功能键键1604、下方向键6012，用于将静止姿态StaticPosture设置为下蹲，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮708。

同时按下右功能键2605、上方向键6011，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为上台阶，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮739。

同时按下右功能键2605、下方向键6012，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为下台阶，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮710。

同时按下右功能键3606、上方向键6011，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为上坡，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮737。

同时按下右功能键3606、下方向键6012，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为下坡，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮738。

同时按下右功能键4607、上方向键6011，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为槛，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮736。

同时按下右功能键4607、下方向键6012，用于对基本地形TerrainForm进行设置，具体为将基本地形场景设置为沟，该操作等价于在软件图形界面71中按下按钮712。

如图9所示，软件图形界面中，包含对多模式遥控系统的无线网络设置，用于与足式机器人相连接；无线网络设置，包含无线网络连接设置、机器人主控系统网络连接设置。通过按钮802即可打开或关闭无线网络连接设置页面和机器人主控系统网络连接设置页面。

无线网络连接设置，用于将多模式遥控系统接入至特定的无线网络。

无线网络连接设置，进一步包含对默认直连网络、当前网络热点、当前网络密码的编辑，如图9所示，文本框804用于对默认直连网络进行编辑，文本框819用于对当前网络热点进行编辑，通过选择框805可以选择预先设定好的或者保存过的网络热点，文本框806用于对当前网络密码进行编辑。无线网络连接设置，还包含对多模式遥控系统无线连接软开关、多模式遥控系统无线连接硬开关的开闭设置，以及刷新网络信息、连接当前热点、断开当前连接操作。多模式遥控系统无线连接软开关820，用于在软件功能层面将多模式遥控系统的无线网络连接功能进行启动和关闭；多模式遥控系统无线连接硬开关803，用于将多模式遥控系统的无线网络硬件进行启动和关闭；连接当前热点操作，为依据当前网络热点和当前网络密码，将多模式遥控系统接入至该当前网络热点，连接成功后保持连接状态；断开当前连接操作，为将当前与多模式遥控系统处于连接状态的无线网络连接断开。按下按钮818可将多模式遥控系统接入至文本框819显示的网络热点SHU-InnerTest，按下按钮807与该网络热点断开连接。

机器人主控系统网络连接设置，用于将接入至特定的无线网络的多模式遥控系统，与同处于该特定的无线网络中的足式机器人相连接。

机器人主控系统网络连接设置，进一步包含对主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的编辑，以及对广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的开闭设置，以及应用当前设置、保存为默认设置、恢复默认设置操作；主控系统网络地址、主控系统网络端口，用于设定足式机器人4的网络信息，以使得多模式遥控系统正确发送网络数据；遥控系统网络地址、遥控系统网络端口，用于设定多模式遥控系统的网络信息，以使得多模式遥控系统正确接收网络数据；主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口均具有预先约定的默认值；应用当前设置操作，为令主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的当前设定值生效；保存为默认设置操作，为将主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的当前设定值保存为各自的默认值，并将对广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的当前设定保存为各自的默认值；恢复默认设置，为将主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口、广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的各自的默认值设置为当前设定值。如图9所示，文本框808用于设置主控系统网络地址，文本框809用于设置主控系统网络端口，文本框810用于设置遥控系统网络地址，文本框813用于设置遥控系统网络端口；按下按钮814令主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的当前设定值生效；按下按钮812将主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的当前设定值保存为各自的默认值，并将对广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的当前设定保存为各自的默认值；按下按钮811依据主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口、广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的默认值对各自的当前值进行重新设定。主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的各自的默认值分别显示于文本框808、809、810、813左侧。

若广播方式发送关闭，则多模式遥控系统仅向主控系统网络地址中的主控系统网络端口发送信息，用于实现一对一方式的操控，即一套多模式遥控系统对一台足式机器人进行操控；若广播方式发送打开，则多模式遥控系统同时向所有与主控系统网络地址处于同一子网段的网络地址的主控系统网络端口发送信息，用于实现一对多方式的操控和遥控信息监测，一对多方式的遥控，即一套多模式遥控系统对多台足式机器人同时进行操控，遥控信息监测，即使得多模式遥控系统发送的信息同时被足式机器人之外的设备进行监听，以用于监测和调试。如图9所示，通过复选框815对广播方式发送进行打开与关闭，若广播方式发送打开，则多模式遥控系统同时向网络地址192.169.5.1～192,169.5.255区间中所有网络地址的5001端口发送信息；若广播方式发松关闭，则多模式遥控系统仅向网络地址192.169.5.10的5001端口发送信息。

无线网络连接设置，具有一键无线直连功能，若启动一键无线直连，则自动使得多模式遥控系统无线连接软开关、多模式遥控系统无线连接硬开关保持打开，然后将多模式遥控系统与默认直连网络所对应的无线网络相连接。例如按下按钮801，则将多模式遥控系统与名为SHU-LegRobot1的网络直接连接。

若允许自动设定遥控系统网络地址关闭，则遥控系统网络地址仅能由用户主动进行编辑以实现更改；若允许自动设定遥控系统网络地址打开，则当启动一键无线直连功能后，根据遥控系统网络地址的默认值对其当前值进行自动更改。如图9所示，若通过复选框816将允许自动设定遥控系统网络地址关闭，则遥控系统网络地址仅能由用户在文本框810中主动进行编辑以实现更改；若通过复选框816将允许自动设定遥控系统网络地址打开，则当通过按钮801启动一键无线直连功能后，则将遥控系统网络地址自动修改为其默认值192.169.5.11。

刷新网络信息操作，为将当前网络热点、遥控系统网络地址的信息进行刷新，并对软件图形界面中的相应信息显示进行更新。即按下按钮817，则会更新文本框819、文本框810的信息。

多模式遥控系统的无线网络设置，其所连接的足式机器人4的类型包括真实的机器人、虚拟的机器人，并使得多模式遥控系统具有在多台不限定类型的足式机器人间灵活地进行切换操控的能力，以进一步增强多模式遥控系统在真实的遥控应用和机器人开发测试应用中的实用性。

如图10所示，多模式遥控系统，用于高频率、周期化地向外发送信息，信息中的字段数据包含操作模式OperationMode字段901、足式机器人整机运动速度期望值Vdes字段、步态模式GaitMode字段903、静止姿态StaticPosture字段905、基本地形TerrainForm字段906、地表性征TerrainType字段908、腿组构型LegsConfiguration字段909，以及操作模式变化状态字段902、步态模式变化状态字段904、基本地形变化状态字段907、遥控系统编号字段等。

操作模式变化状态字段902，仅当操作模式OperationMode的当前值刚刚发生变化时，被设置为状态变化标记值2，代表Changed，其余时刻均被设置为状态保持标记值1，代表Not Changed。

基本地形变化状态字段907，仅当用户主动地对基本地形TerrainForm的当前值进行设置时，被设置为状态变化标记值2，代表Changed，其余时刻均被设置为状态保持标记值1，代表Not Changed。

如图11所示，基本地形变化状态字段907，当基本地形TerrainForm的当前值刚刚发生变化时，和当基本地形TerrainForm的当前值未发生变化但用户再次主动地确认该当前值时，被设置为状态变化标记值2，其余时刻均被设置为状态保持标记值1。在t5时刻，用户将基本地形TerrainForm设置为7，代表用户告知机器人前方一定距离之后有栏槛，该值与此前基本地形TerrainForm的值4不同，因此基本地形变化状态字段907在t5时刻的值为2；在t20时刻和t25时刻，基本地形TerrainForm的当前值与t19时刻和t24时刻的值相同，但由于用户再次按下图7中所示的按钮712或者同时按下手柄6中的键607、键6011，此时基本地形变化状态字段907也被设置为状态变化标记值2；其余时刻，基本地形变化状态字段907均被设置为状态保持标记值1。

若足式机器人4接收到的基本地形变化状态信息907为状态变化标记值2，则足式机器人4将根据同时接收到的基本地形TerrainForm的信息906，重新规划并做出相应的动作，并将接收到的基本地形TerrainForm信息906的值记录为当前指定地形信息。若足式机器人4接收到的基本地形变化状态信息907的值为状态保持标记值1，且同时接收到的基本地形TerrainForm的信息906的值与所记录的当前指定地形信息的值相同，则足式机器人4继续执行之前规划的动作。例如，足式机器人4在t5时刻接收到的基本地形变化状态信息907的值为状态变化标记值2，且同时接收到的接收到的基本地形TerrainForm信息906的值为7不同于当前指定地形信息的值6，则进而根据基本地形TerrainForm信息906的值7，开始规划跨越栏槛的相应动作并执行；在t6～t10时间段，足式机器人4接收到的基本地形变化状态信息907的值为状态保持标记值1，且同时接收到的基本地形TerrainForm的信息906的值7与所记录的当前指定地形信息的值7相同，则足式机器人4继续执行之前规划的规划跨越栏槛动作。在t20时刻，足式机器人4接收到的基本地形变化状态信息907的值为状态变化标记值2，但此时接收到的基本地形TerrainForm信息906的值6与当前指定地形信息的值6相同，则代表用户表达了重新规划跨沟动作的意图，足式机器人4重新规划跨沟动作并执行。

若足式机器人4接收到的基本地形变化状态信息907的值为状态保持标记值1，且同时接收到的基本地形TerrainForm信息906的值与所记录的当前指定地形信息的值不同，则代表多模式遥控系统与足式机器人4间的无线通信发生了信息丢失，此时根据同时接收到的基本地形TerrainForm信息906的值，重新规划并做出相应的动作，并将接收到的基本地形TerrainForm信息906的值记录为当前指定地形信息。例如，足式机器人4在t15时刻接收到的基本地形变化状态信息907的值为状态保持标记值1，但同时接收到的基本地形TerrainForm信息906的值为6，与所记录的当前指定地形信息的值7不同，代表多模式遥控系统与足式机器人4间的无线通信在t10～t15时间段中发生了信息丢失，此时根据同时接收到的基本地形TerrainForm信息906的值6，重新规划跨沟动作并执行，并将接收到的基本地形TerrainForm信息906的值6记录为当前指定地形信息。

基本地形变化状态信息作为基本地形TerrainForm信息的补充，既针对在多模式遥控系统高频率地向外发送信息并存在部分信息帧丢失的情形下，保证用户操控意图的正确传递，也为用户提供了令足式机器人快速地重新规划并做出相应的动作的操控能力。

软件图形界面71，依据实时接收到的足式机器人整机运动的信息，对足式机器人4的身体姿态进行虚拟的图形绘制，为用户提供图形化的机器人信息反馈。

软件图形界面71，依据用户设定的基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType、基本地形变化状态信息的当前值，进行虚拟的地形场景绘制，为用户提供图形化、图像化的地形场景信息反馈，若基本地形TerrainForm的当前值和基本地形变化状态信息的当前值其中之一发生变化，则立即对虚拟的地形场景进行更新。

每一台多模式遥控系统均具有独立的遥控系统编号信息，以对应于存在多台多模式遥控系统对足式机器人进行操控的情形；若足式机器人接收到来自多台多模式遥控系统发送的不同操控信息，则根据预先设定的优先级对操控信息进行选择或排序。

如图12所示，多模式遥控系统由手柄6和软件图形界面71这两种遥控形态的至少其中之一所组成；手柄6和软件图形界面71，共同实现对足式机器人整机运动的多模式遥控。

软件图形界面71，为足式机器人整机运动提供功能全面、便于对生成的操控指令进行监控和再现的遥控模式。

手柄6，为足式机器人整机运动提供操作简便、操作实时性高、操作灵敏度高的遥控模式。

多模式遥控系统可以采用Nintendo Switch游戏机、GPD游戏掌机、MicrosoftXBOX系列无线手柄、平板电脑等其中之一作为多模式遥控系统的实际形态。如图12(a)所示，多模式遥控系统可以采用Nintendo Switch游戏机及与之相似的游戏机作为实际形态；如图12(b)所示，多模式遥控系统可以采用GPD WIN 2游戏掌机作为实际形态；如图12(c)所示，多模式遥控系统可以采用Microsoft XBOX One无线手柄，加装手机或平板电脑作为实际形态；如图12(d)所示，多模式遥控系统可以采用其它游戏手柄，加装手机作为实际形态。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构及控制方式做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

所述系统用于对所述足式机器人整机运动的灵巧操控，包括对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节；

足式机器人整机运动速度，包括前向速度V_Forward、侧向速度V_Lateral和转向速度V_Turn；所述前向速度V_Forward，指沿所述足式机器人身体正前方方向的线速度矢量，正值为向前，负值为向后；所述侧向速度V_Lateral，指沿所述足式机器人身体正侧方方向的线速度矢量，该速度值的正负分别代表向右和向左；所述转向速度V_Turn，指绕所述足式机器人身体的中心位置处偏摆旋转的角速度矢量，该速度值的正负分别代表向右转和向左转；

所述前向速度V_Forward、所述侧向速度V_Lateral和所述转向速度V_Turn，均为所述足式机器人整机运动速度的即时值；

所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes，包括前向速度期望值Vdes_Forward、侧向速度期望值Vdes_Lateral和转向速度期望值Vdes_Turn；所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes，代表用户对所述足式机器人整机运动速度的期望和控制意图；所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes的期望速度可调范围记为[VdesMin,VdesMax]，所述[VdesMin,VdesMax]进一步由所述前向速度期望值Vdes_Forward的期望速度可调范围[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral的期望速度可调范围[VdesMin_Lateral,VdesMax_Lateral]和所述转向速度期望值Vdes_Turn的期望速度可调范围[VdesMin_Turn,VdesMax_Turn]组成；

对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节，所述系统包括两种操作方式：基于软件图形界面的直接调速操作方式和基于手柄的高频次调速操作方式；所述软件图形界面，为操控软件运行时在显示屏装置上呈现出的人机交互画面，其对应的操作形式包含触摸屏操作、鼠标操作、键盘操作；所述手柄，指包含摇杆、按键在内的手持式物理操作装置，其具体形态包含专用操纵器、游戏手柄和含有手柄部件的掌上游戏机；

所述基于软件图形界面的直接调速操作方式，将其调速操作方式记为界面调速模式，所述界面调速模式包括：快速分段调速、快速连续调速、直接设定速度值和速度值直接置零；所述快速分段调速，用于根据预设的增量值对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行增加或减小的调节，实现对速度进行快速的、非连续的调节，其具体形式包括速度增加按钮和速度减小按钮；所述快速连续调速，用于对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行快速、连续的调节，其具体形式包括速度调节滑动条；所述直接设定速度值，用于通过文本框输入和选择框选择的形式对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行直接的设置；所述速度值直接置零，为将所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes直接设置为零，其具体形式包括速度置零按钮；所述快速分段调速、所述快速连续调速和所述直接设定速度值，在预设的所述期望速度可调范围内对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行调节；对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行的调节和设置，指对所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn三种速度期望值中的任意组合进行的调节和设置，所述操作和调节仅对所述任意组合中的速度期望值有效；

所述基于手柄的高频次调速操作方式，将其调速操作方式记为手柄调速模式，并将所述手柄调速模式进一步分为摇杆调节速度输出和摇杆调节加速度输出；所述摇杆调节速度输出，用于通过拨动所述摇杆在摇杆读数空间内获得的摇杆读数，通过比例放大后直接对应于所述足式机器人整机运动速度期望值；所述摇杆调节加速度输出，用于通过拨动所述摇杆在摇杆读数空间内获得的摇杆读数，通过比例放大后对应于整机运动加速度值，所述整机运动加速度值用于间接调节所述足式机器人整机运动速度期望值；所述摇杆，其在真实机械空间中沿任一基本轴向的拨动范围内所对应的所有读数，组成所述基本轴向的所述摇杆读数空间，其在非拨动状态下对应的读数，位于所述摇杆读数空间的中间位置，且此时读数数值为零；

将所述前向速度期望值Vdes_Forward的所述手柄调速模式，默认设置为所述摇杆调节加速度输出，以实现对所述前向速度期望值Vdes_Forward的长时间的连续保持，以及对所述前向速度期望值Vdes_Forward随时进行微调而不发生数值跳变；将所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn的所述手柄调速模式，默认设置为所述摇杆调节速度输出，以实现直接的速度调节，并使得速度调节具有快速归零的能力；

所述手柄调速模式是否生效由用户根据需要随时切换，切换的具体途经包括通过所述软件图形界面上的功能开关进行操作，以及通过所述手柄上的按键进行操作；所述对手柄调速模式是否生效的切换，包括对所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn分别进行切换；若所述手柄调速模式生效，则手柄调速功能处于未锁定状态，若所述手柄调速模式无效，则手柄调速功能处于锁定状态。

2.根据权利要求1所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

还包括控制组件，所述手柄，持续、高速地向所述控制组件发送操作信息；所述控制组件，用于以高频率周期性地读取所述手柄发送的所述操作信息，以保证由用户手指对所述手柄的所有常规操作被检测到，所述常规操作包括按下和松开无键程的按键、按下和松开有键程的按键、以及拨动有键程的摇杆；

若所述手柄调速模式为所述摇杆调节速度输出，且生效，则所述界面调速模式无效，即此时对所述对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节，仅由所述手柄的操作决定，若此时不对相应的所述摇杆进行操作，则相应的所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes为零；

若所述手柄调速模式为所述摇杆调节加速度输出，且生效，则所述界面调速模式依然有效，即此时对所述对足式机器人整机运动速度期望值Vdes的调节，由对所述手柄的操作和对所述软件图形界面的操作共同决定，若此时不对相应的所述摇杆进行操作，则相应的所述整机运动加速度值为零，此时所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes由对所述软件图形界面的操作直接决定。

3.根据权利要求1所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

在所述软件图形界面中，以文本的形式显示的信息包括：

所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral、所述转向速度期望值Vdes_Turn、所述前向速度V_Forward、所述侧向速度V_Lateral、所述转向速度V_Turn，和所述前向速度V_Forward在预设时间内的平均值；

在所述软件图形界面中，包括三组所述速度调节滑动条，用于分别调节所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn，以实现所述快速连续调速，三组所述速度调节滑动条的调节范围分别为[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]、[VdesMin_Lateral,VdesMax_Lateral]、[VdesMin_Turn,VdesMax_Turn]，该调节范围以文本值的形式与所述速度调节滑动条共同显示；

在所述软件图形界面中，包括三对所述速度增加按钮和速度减小按钮，用于分别调节所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn，以实现所述快速分段调速，按下所述速度增加按钮，则相应的速度期望值根据预设的增量值增加，按下所述速度减小按钮，则相应的速度期望值根据预设的增量值减小；

在所述软件图形界面中，包括三个所述速度置零按钮，用于将所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn分别直接设置为零，以实现所述速度值直接置零，按下所述速度置零按钮，则相应的速度期望值立即变为零；

在所述软件图形界面中，包含三组文本框和选择框，用于分别对所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn进行直接设置，以实现直接设定速度值，若在任一个所述文本框中输入有效的数值且该数值属于所述期望速度可调范围，则相应的速度期望值直接变为该数值，若在任一个所述选择框中选择输入有效的数值且该数值属于所述期望速度可调范围，则相应的速度期望值直接变为该数值；

若采用所述快速连续调速、所述快速分段调速或所述直接设定速度值其中任一种所述界面调速模式对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行调节和设置，以及采用所述手柄调速模式对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes进行调节和设置，其成功调节和设置的前提是调节和设置后的值属于所述期望速度可调范围[VdesMin,VdesMax]；

若采用所述快速分段调速、所述直接设定速度值或所述速度值直接置零其中任一种所述界面调速模式进行调节和设置成功，以及采用所述手柄调速模式进行调节和设置成功，则对相对应的所述速度调节滑动条中滑块的位置进行同步更新；

在所述软件图形界面中，包括三组手柄调速复选框，作为所述功能开关，用于分别设置所述前向速度期望值Vdes_Forward、所述侧向速度期望值Vdes_Lateral和所述转向速度期望值Vdes_Turn各自的手柄调速模式是否生效；所述手柄调速模式是否生效的状态，通过文本和颜色的表现形式予以强调化显示；

若通过对所述手柄上的按键进行操作来切换所述手柄调速模式是否生效，则对相对应的所述手柄调速复选框的选中状态进行同步更新。

4.根据权利要求1所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

在所述软件图形界面中，包括一个倒退行走复选框，用于对所述足式机器人是否被允许倒退行走进行设置；若所述足式机器人被允许倒退行走，则所述前向速度期望值Vdes_Forward的期望速度可调范围为[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]，其中VdesMin_Forward为负值，VdesMax_Forward为正值；

若所述足式机器人不被允许倒退行走，则所述前向速度期望值Vdes_Forward的期望速度可调范围为[0,VdesMax_Forward]；

无论所述足式机器人是否被允许倒退行走，用于调节所述前向速度期望值Vdes_Forward的所述速度调节滑动条的调节范围显示值均为[VdesMin_Forward,VdesMax_Forward]，即若所述足式机器人不被允许倒退行走，则用于调节所述前向速度期望值Vdes_Forward的所述速度调节滑动条的滑块仅能在滑动条中的正半区域移动。

5.根据权利要求1所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

还包括对操作模式OperationMode的设置，所述操作模式OperationMode包括手动遥控模式、自主运动模式和目标跟随模式；所述手动遥控模式，用于由用户通过所述软件图形界面和所述手柄来实时进行操控所述足式机器人整机运动；所述自主运动模式，用于通过机器人自主决策完成所述足式机器人整机运动；所述目标跟随模式，用于通过实时跟随预先设定的靶标完成所述足式机器人整机运动，所述靶标为包含可识别特征标记的任何可移动物体和生命；

所述手动遥控模式，包含对所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes、步态模式GaitMode、静止姿态StaticPosture、基本地形TerrainForm、地表性征TerrainType和腿组构型LegsConfiguration的设置；所述对基本地形TerrainForm和地表性征TerrainType的设置，并非必须与所述足式机器人实际所处的地形环境相一致，而仅代表用户对所述足式机器人整机运动的操作意图；

所述步态模式GaitMode，包括对所述足式机器人的常规的基本运动步态参数的设置，以及对运动步态类型的选取；所述运动步态类型，包含行走、小跑、奔跑、跳跃和爬行；

所述静止姿态StaticPosture，用于令所述足式机器人的当前姿态立即调整为某一预先设定的姿态并保持；所述预先设定的姿态，包含站立、下蹲和趴伏；

所述基本地形TerrainForm，用于在多种预先设定的基本地形场景中选择一种，作为所述足式机器人的用户指定地形场景，并令所述足式机器人做出相应的动作；所述基本地形场景，包含平地、上台阶、下台阶、上坡、下坡、侧倾坡、沟、坎、大障碍物和未知地形；

所述地表性征TerrainType，用于在多种预先设定的基本地表性征中选择一种，作为所述足式机器人的用户指定地表性征，并令所述足式机器人的整机运动做出相应的调整；所述基本地表性征，包含硬地、土地、泥泞、沼泽、浅草、冰雪、细沙、沙石、碎石和未知地表；

所述腿组构型LegsConfiguration，用于在多种预先设定的基本腿组构型中选择一种，并令所述足式机器人的腿部调整为相应的形态；对于所述足式机器人为四足机器人的情形，所述基本腿组构型，包含前膝型、后膝型、内膝型和外膝型；

对所述操作模式OperationMode的设置以及对所述手动遥控模式中的各个所包含项的设置，在所述软件图形界面中分别对应有独立的交互操作控件；

所述操作模式OperationMode、步态模式GaitMode的设置结果，在所述软件图形界面中予以强调化地显示；所述基本地形TerrainForm和所述地表性征TerrainType的设置结果，在所述软件图形界面中进行虚拟的图形图像显示。

6.根据权利要求5所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

所述手柄，包含二个用于调节所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes的摇杆，二个所述摇杆均有键程，即随着摇杆拨动位置的改变，摇杆的读数输出实时相应变化，其中一个所述摇杆在真实机械空间中包含二个基本轴向，分别用于调节所述前向速度期望值Vdes_Forward和侧向速度期望值Vdes_Lateral，将该摇杆记为移动速度调节摇杆，另一个所述摇杆在真实机械空间中至少包含一个基本轴向，用于调节所述转向速度期望值Vdes_Turn，将该摇杆记为转向速度调节摇杆；

所述移动速度调节摇杆和所述转向速度调节摇杆，其在非拨动状态下对应的读数的数值为零；

所述移动速度调节摇杆和所述转向速度调节摇杆，在摇杆的中间位置附近拨动时，若拨动的幅度未超过预先设定的阈值JoystickThreshold，则对应的读数数值为零；

所述移动速度调节摇杆和所述转向速度调节摇杆，在摇杆拨动的幅度到达预先设定的阈值JoystickThreshold并继续增大时，则对应的读数数值的绝对值从零起始并随着拨动幅度的增加而相应增加；

所述移动速度调节摇杆和所述转向速度调节摇杆，在摇杆拨动的幅度到达正向最大状态时，则对应的读数数值与所述期望速度可调范围中的VdesMax相关联；

所述移动速度调节摇杆和所述转向速度调节摇杆，在摇杆拨动的幅度到达负向最大状态时，则对应的读数数值与所述期望速度可调范围中的VdesMin相关联。

7.根据权利要求6所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

所述手柄，包含左十字键、上左L键、上右R键、右功能键1、右功能键2、右功能键3、右功能键4、SELECT键和START键；所述左十字键包含上方向键、下方向键、左方向键和右方向键；

所述左十字键、所述上左L键和所述移动速度调节摇杆均位于所述手柄的左侧，便于用户在握持所述手柄的状态下，用左手操作；所述上右R键、所述右功能键1、所述右功能键2、所述右功能键3、所述右功能键4和所述转向速度调节摇杆均位于所述手柄的右侧，便于用户在握持所述手柄的状态下，用右手操作；

将所述移动速度调节摇杆从其中间位置向上方拨动且超过阈值JoystickThreshold时，则用于调节所述前向速度期望值Vdes_Forward的加速度输出值为正，从其中间位置向下方拨动，则该加速度输出值为负，该加速度输出值与拨动幅度相关联；

将所述移动速度调节摇杆从其中间位置向左侧拨动，则所述侧向速度期望值Vdes_Lateral的速度输出值为负，从其中间位置向右侧拨动，则该速度输出值为正，该速度输出值与拨动幅度相关联；

将所述转向速度调节摇杆从其中间位置向左侧拨动，则所述转向速度V_Turn的速度输出值为负，从其中间位置向右侧拨动，则该速度输出值为正，该速度输出值与拨动幅度相关联；

同时按下所述上左L键和所述左十字键中的左方向键，用于对所述前向速度期望值Vdes_Forward的手柄调速模式是否生效的状态进行切换；

同时按下所述上右R键和所述左十字键中的左方向键，用于对所述转向速度期望值Vdes_Turn的手柄调速模式是否生效的状态进行切换，这种操作方式使得用户在使用右手实时操作所述转向速度调节摇杆的同时，使用左手对所述转向速度期望值Vdes_Turn的值进行实时锁定和解锁操作；

按下所述SELECT键，用于在所述操作模式OperationMode中进行切换选择；

按下所述START键，用于将所述静止姿态StaticPosture设置为站立，即所述START键为所述足式机器人整机运动提供急停和姿态初始化功能；

同时按下所述上左L键、所述上右R键和所述左十字键中的下方向键，用于对所述步态模式GaitMode进行设置，具体为将所述运动步态类型设置为行走；

同时按下所述上左L键、所述上右R键和所述左十字键中的上方向键，用于对所述步态模式GaitMode进行设置，具体为将所述运动步态类型设置为小跑；

同时按下所述右功能键1和所述左十字键中的上方向键，用于将所述静止姿态StaticPosture设置为站立；

同时按下所述右功能键1和所述左十字键中的下方向键，用于将所述静止姿态StaticPosture设置为下蹲；

同时按下所述右功能键2和所述左十字键中的上方向键，用于对所述基本地形TerrainForm进行设置，具体为将所述基本地形场景设置为上台阶；

同时按下所述右功能键2和所述左十字键中的下方向键，用于对所述基本地形TerrainForm进行设置，具体为将所述基本地形场景设置为下台阶；

同时按下所述右功能键3和所述左十字键中的上方向键，用于对所述基本地形TerrainForm进行设置，具体为将所述基本地形场景设置为上坡；

同时按下所述右功能键3和所述左十字键中的下方向键，用于对所述基本地形TerrainForm进行设置，具体为将所述基本地形场景设置为下坡；

同时按下所述右功能键4和所述左十字键中的上方向键，用于对所述基本地形TerrainForm进行设置，具体为将所述基本地形场景设置为坎；

同时按下所述右功能键4和所述左十字键中的下方向键，用于对所述基本地形TerrainForm进行设置，具体为将所述基本地形场景设置为沟。

8.根据权利要求1所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

所述软件图形界面，包含对所述多模式遥控系统的无线网络设置，用于与所述足式机器人相连接；所述无线网络设置，包含无线网络连接设置和机器人主控系统网络连接设置；

所述无线网络连接设置，用于将所述多模式遥控系统接入至特定的无线网络；

所述无线网络连接设置，包含对默认直连网络、当前网络热点、当前网络密码的编辑，以及对多模式遥控系统无线连接软开关、多模式遥控系统无线连接硬开关的开闭设置，以及刷新网络信息、连接当前热点、断开当前连接操作；所述多模式遥控系统无线连接软开关，用于在软件功能层面将所述多模式遥控系统的无线网络连接功能进行启动和关闭；所述多模式遥控系统无线连接硬开关，用于将所述多模式遥控系统的无线网络硬件进行启动和关闭；所述连接当前热点操作，用于依据所述当前网络热点和所述当前网络密码，将所述多模式遥控系统接入至该所述当前网络热点，连接成功后保持连接状态；所述断开当前连接操作，用于将当前与所述多模式遥控系统处于连接状态的无线网络连接断开；

所述机器人主控系统网络连接设置，用于将接入至特定的无线网络的所述多模式遥控系统，与同处于该特定的无线网络中的所述足式机器人相连接；

所述机器人主控系统网络连接设置，包含对主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的编辑，以及对广播方式发送、允许自动设定遥控系统网络地址的开闭设置，以及应用当前设置操作、保存为默认设置操作、恢复默认设置操作；所述主控系统网络地址和所述主控系统网络端口，用于设定所述足式机器人的网络信息，使得所述多模式遥控系统正确发送网络数据；所述遥控系统网络地址和所述遥控系统网络端口，用于设定所述多模式遥控系统的网络信息，使得所述多模式遥控系统正确接收网络数据；所述主控系统网络地址、所述主控系统网络端口、所述遥控系统网络地址和所述遥控系统网络端口均具有预先约定的默认值；所述应用当前设置操作，用于令所述主控系统网络地址、所述主控系统网络端口、所述遥控系统网络地址和所述遥控系统网络端口的当前设定值生效；所述保存为默认设置操作，用于将所述主控系统网络地址、主控系统网络端口、遥控系统网络地址、遥控系统网络端口的当前设定值保存为各自的默认值，并将对所述广播方式发送、所述允许自动设定遥控系统网络地址的当前设定保存为各自的默认值；所述恢复默认设置，用于依据所述主控系统网络地址、所述主控系统网络端口、所述遥控系统网络地址、所述遥控系统网络端口、所述广播方式发送和所述允许自动设定遥控系统网络地址的默认值对各自的当前设定值进行设置；

若所述广播方式发送关闭，则所述多模式遥控系统仅向所述主控系统网络地址中的所述主控系统网络端口发送信息，用于实现一对一方式的操控，即一套所述多模式遥控系统对一台所述足式机器人进行操控；若所述广播方式发送打开，则所述多模式遥控系统同时向所有与所述主控系统网络地址处于同一子网段的网络地址的所述主控系统网络端口发送信息，用于实现一对多方式的操控和遥控信息监测，所述一对多方式的遥控，即一套所述多模式遥控系统对多台所述足式机器人同时进行操控，所述遥控信息监测，即使得所述多模式遥控系统发送的信息同时被所述足式机器人之外的设备进行监听，用于监测和调试；

所述无线网络连接设置，具有一键无线直连功能，若启动所述一键无线直连，则自动使得所述多模式遥控系统无线连接软开关、多模式遥控系统无线连接硬开关保持打开，再将所述多模式遥控系统与所述默认直连网络所对应的无线网络相连接；

若允许自动设定所述遥控系统网络地址关闭，则所述遥控系统网络地址仅能由用户主动进行编辑以实现更改；若允许自动设定所述遥控系统网络地址打开，则当启动所述一键无线直连功能后，根据所述遥控系统网络地址的默认值对其当前值进行自动更改；

所述刷新网络信息操作，为将所述当前网络热点、遥控系统网络地址的信息进行刷新，并对其各自在所述软件图形界面中的信息显示进行更新；

所述多模式遥控系统的无线网络设置，其所连接的所述足式机器人的类型包括真实的机器人和虚拟的机器人，并使得所述多模式遥控系统具有在多台不限定类型的所述足式机器人间灵活地进行切换操控的能力，以进一步增强所述多模式遥控系统在真实的遥控应用和机器人开发测试应用中的实用性。

9.根据权利要求5所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

所述多模式遥控系统，高频率、周期化地向外发送信息，信息包含的字段数据包含所述操作模式OperationMode、所述足式机器人整机运动速度期望值Vdes、所述步态模式GaitMode、所述静止姿态StaticPosture、所述基本地形TerrainForm、所述地表性征TerrainType、所述腿组构型LegsConfiguration的当前值，以及操作模式变化状态信息、步态模式变化状态信息、基本地形变化状态信息、遥控系统编号信息；

所述操作模式变化状态信息，仅当所述操作模式OperationMode的当前值刚刚发生变化时，被设置为状态变化标记值，其余时刻均被设置为状态保持标记值；

所述步态模式变化状态信息，仅当所述步态模式GaitMode的当前值刚刚发生变化时，被设置为状态变化标记值，其余时刻均被设置为状态保持标记值；

所述基本地形变化状态信息，当所述基本地形TerrainForm的当前值刚刚发生变化时，和当所述基本地形TerrainForm的当前值未发生变化但用户再次主动确认该当前值时，被设置为状态变化标记值，其余时刻均被设置为状态保持标记值，所述用户再次主动确认该当前值，指用户通过所述软件图形界面和所述手柄再次进行与设定所述基本地形TerrainForm当前值的操作相一致的操作；

所述足式机器人，若接收到的所述基本地形变化状态信息为状态变化标记值，则进而根据同时接收到的所述基本地形TerrainForm的信息，重新规划并做出相应的动作，并将接收到的所述基本地形TerrainForm的信息记录为当前指定地形信息；

所述足式机器人，若接收到的所述基本地形变化状态信息为状态保持标记值，且同时接收到的所述基本地形TerrainForm的信息与所记录的当前指定地形信息相同，则继续执行之前规划的动作；

所述足式机器人，若接收到的所述基本地形变化状态信息为状态保持标记值，且同时接收到的所述基本地形TerrainForm的信息与所记录的当前指定地形信息不同，则代表所述多模式遥控系统与所述足式机器人间的无线通信发生了信息丢失，此时根据同时接收到的所述基本地形TerrainForm的信息，重新规划并做出相应的动作，并将接收到的所述基本地形TerrainForm的信息记录为当前指定地形信息；

所述基本地形变化状态信息作为所述基本地形TerrainForm信息的补充，既针对在所述多模式遥控系统高频率地向外发送信息并存在部分信息帧丢失的情形下，保证用户操控意图的正确传递，也为用户提供了令所述足式机器人快速地重新规划并做出相应的动作的操控能力；

所述软件图形界面，依据实时接收到的所述足式机器人整机运动的信息，对所述足式机器人的身体姿态进行虚拟的图形绘制，为用户提供图形化的机器人信息反馈；

所述软件图形界面，依据用户设定的所述基本地形TerrainForm、所述地表性征TerrainType和所述基本地形变化状态信息的当前值，进行虚拟的地形场景绘制，为用户提供图形化、图像化的地形场景信息反馈，若所述基本地形TerrainForm的当前值和所述基本地形变化状态信息的当前值其中之一发生变化，则立即对虚拟的地形场景进行更新；

每一台所述多模式遥控系统均具有独立的所述遥控系统编号信息，以对应于存在多台所述多模式遥控系统对所述足式机器人进行操控的情形；若所述足式机器人接收到来自多台所述多模式遥控系统发送的不同操控信息，则根据预先设定的优先级对操控信息进行选择或排序。

10.根据权利要求1所述的一种足式机器人整机运动灵巧操控的多模式遥控系统，其特征在于：

所述多模式遥控系统，由所述手柄和所述软件图形界面这两种遥控形态的至少其中之一所组成；所述手柄和所述软件图形界面，共同实现对所述足式机器人整机运动的多模式遥控；

所述软件图形界面，为所述足式机器人整机运动提供功能全面、便于对生成的操控指令进行监控和再现的遥控模式；

所述手柄，为所述足式机器人整机运动提供操作简便、操作实时性高、操作灵敏度高的遥控模式。

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