CN113246124A - 机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人 - Google Patents

机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人 Download PDF

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Abstract

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法包括：根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。通过本申请，利用实际本体对虚拟本体的追踪，对原始的轨迹规划结果进行补偿，以抵消外界干扰所导致的本体失稳，从而极大提高了机器人的稳定性。

Description

机器人控制方法、装置、计算机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控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
背景技术
在现有的机器人控制方法中，一般是基于机器人的本体保持稳定这一前提来进行轨迹规划。但实际上，由于快速行走落地冲击等外界干扰因素会使得本体失稳，此时，若仍按照原始的轨迹规划结果来进行机器人控制则会导致机器人的稳定性较差，甚至可以发生摔倒。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决在现有的机器人控制方法中机器人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控制方法，可以包括：
根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；
以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；
将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；
根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。
在第一方面的一种具体实现中，所述以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果，可以包括：
获取所述机器人的本体姿态角；
根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量；
根据所述期望姿态角确定所述机器人的本体姿态规划结果和摆动腿姿态规划结果；
根据所述本体位置改变量确定所述机器人的本体位置规划结果；
根据所述摆动腿位置改变量确定所述机器人的摆动腿位置规划结果。
在第一方面的一种具体实现中，所述根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量，可以包括：
根据下式计算所述期望姿态角：
rx＝-roll，ry＝-picth，rz＝-yaw
其中，(roll,picth,yaw)为所述本体姿态角，(rx,ry,rz)为所述期望姿态角；
根据下式计算所述本体位置改变量：
T′T＝(I-R)*v1
Figure BDA0003048234280000021
其中，I是3×3的单位矩阵，c1＝cos(roll)，s1＝sin(roll)，c2＝cos(pitch)，s2＝sin(pitch)，c3＝cos(yaw)，s3＝sin(yaw)，(roll,picth,yaw)为所述本体姿态角，v1为预设的第一距离向量，T′T为所述本体位置改变量；
当左腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′1H1＝(I-R)*v2
其中，v2为预设的第二距离向量，H′1H1为所述摆动腿位置改变量；
当右腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′2H2＝(I-R)*v3
其中，v3为预设的第三距离向量，H′2H2为所述摆动腿位置改变量。
在第一方面的一种具体实现中，所述根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动，可以包括：
对所述第三轨迹规划结果进行逆运动学求解，得到所述机器人的关节期望角度；
将所述关节期望角度传入所述机器人的伺服系统，以根据所述关节期望角度控制所述机器人进行运动。
本申请实施例的第二方面提供了一种机器人控制装置，可以包括：
第一轨迹规划模块，用于根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；
第二轨迹规划模块，用于以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；
第三轨迹规划模块，用于将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；
运动控制模块，用于根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。
在第二方面的一种具体实现中，所述第二轨迹规划模块可以包括：
本体姿态角获取单元，用于获取所述机器人的本体姿态角；
追踪量计算单元，用于根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量；
姿态规划单元，用于根据所述期望姿态角确定所述机器人的本体姿态规划结果和摆动腿姿态规划结果；
本体位置规划单元，用于根据所述本体位置改变量确定所述机器人的本体位置规划结果；
摆动腿位置规划单元，用于根据所述摆动腿位置改变量确定所述机器人的摆动腿位置规划结果。
在第二方面的一种具体实现中，所述追踪量计算单元可以包括：
期望姿态角计算子单元，用于根据下式计算所述期望姿态角：
rx＝-roll，ry＝-picth，rz＝-yaw
其中，(roll,picth,yaw)为所述本体姿态角，(rx,ry,rz)为所述期望姿态角；
本体位置改变量计算子单元，用于根据下式计算所述本体位置改变量：
T′T＝(I-R)*v1
Figure BDA0003048234280000041
其中，I是3×3的单位矩阵，c1＝cos(roll)，s1＝sin(roll)，c2＝cos(pitch)，s2＝sin(pitch)，c3＝cos(yaw)，s3＝sin(yaw)，v1为预设的第一距离向量，T′T为所述本体位置改变量；
左腿位置改变量计算子单元，用于当左腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′1H1＝(I-R)*v2
其中，v2为预设的第二距离向量，H′1H1为所述摆动腿位置改变量；
右腿位置改变量计算子单元，用于当右腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′2H2＝(I-R)*v3
其中，v3为预设的第三距离向量，H′2H2为所述摆动腿位置改变量。
在第二方面的一种具体实现中，所述运动控制模块可以包括：
逆运动学求解单元，用于对所述第三轨迹规划结果进行逆运动学求解，得到所述机器人的关节期望角度；
运动控制单元，用于将所述关节期望角度传入所述机器人的伺服系统，以根据所述关节期望角度控制所述机器人进行运动。
本申请实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在机器人上运行时，使得机器人执行上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。通过本申请实施例，利用实际本体对虚拟本体的追踪，对原始的轨迹规划结果进行补偿，以抵消外界干扰所导致的本体失稳，从而极大提高了机器人的稳定性。
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为本申请实施例中所使用的世界坐标系的示意图；
图2为坐标轴与旋转方向的对应关系图；
图3为本申请实施例中一种机器人控制方法的一个实施例流程图；
图4为机器人的本体及髋部的示意图；
图5为当存在外界干扰时本体及髋部的变化情况示意图；
图6为以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪的示意流程图；
图7为机器人的步态时序的示意图；
图8为本申请实施例中一种机器人控制装置的一个实施例结构图；
图9为本申请实施例中一种机器人的示意框图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了便于叙述，在本申请实施例中，可以建立如图1所示的世界坐标系Σw，在该坐标系下，机器人的前向为x轴，侧向为y轴，纵向为z轴，图中的H1为机器人的左腿髋关节，H2为机器人的右腿髋关节，T为机器人的本体，在本申请实施例中，为了方便计算，可以将质心等效为本体。图2所示为坐标轴与旋转方向的对应关系图，如图所示，绕着x轴旋转的方向为rx，记为翻滚角(roll角)；绕着y轴旋转的方向为ry，记为俯仰角(pitch角)；绕着z轴旋转的方向为rz，记为偏航角(yaw角)。
请参阅图3，本申请实施例中一种机器人控制方法的一个实施例可以包括：
步骤S301、根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果。
轨迹规划可以包括本体轨迹规划和摆动腿轨迹规划，其中，摆动腿轨迹规划一般指的是摆动腿末端(也即脚踝)的轨迹规划。对于本体轨迹规划和摆动腿轨迹规划而言，均可包括三个轴的位置规划和三个方向的姿态规划。
对于本体轨迹规划，可以采用现有技术中的任意一种轨迹规划算法来生成所述机器人的本体轨迹规划结果，其中的轨迹规划算法可以包括但不限于基于线性倒立摆(LIPM)模型或基于弹簧倒立摆(SLIP)模型的轨迹规划算法。
对于摆动腿轨迹规划，可以设定摆动腿末端在摆动期的初始点和终止点的位置、速度和加速度约束，进而采用现有技术中的任意一种轨迹规划算法来生成所述机器人的摆动腿轨迹规划结果，其中的轨迹规划算法可以包括但不限于多项式轨迹规划、摆线规划、贝塞尔曲线规划等轨迹规划算法。
为了便于区分，此处将步骤S301中通过现有的轨迹规划算法所得到的轨迹规划结果记为第一轨迹规划结果。
步骤S302、以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果。
图4所示为所述机器人的本体及髋部的示意图，其中，2d为两髋之间的距离，h为本体与两髋之间的距离。当存在外界干扰时，可能引起本体绕着支撑腿髋关节旋转，摆动腿髋关节也绕着支撑腿髋关节旋转，如图5所示，图中以左腿为摆动腿，右腿为支撑腿，本体T绕着右腿髋关节H2旋转到T′点，左腿髋关节H1绕着右腿髋关节H2旋转到H′1。类似地，若以右腿为摆动腿，左腿为支撑腿，则本体T绕着左腿髋关节H1旋转到T′点，右腿髋关节H2绕着左腿髋关节H1旋转到H′2。
在本申请实施例中，可以将T′点作为实际本体，将T点作为虚拟本体，也即期望本体位置，本申请实施例的核心思想即在于通过所述实际本体去追踪虚拟本体，以抵消外界干扰的影响，保持机器人的稳定。
如图6所示，步骤S302具体可以包括如下过程：
步骤S3021、获取所述机器人的本体姿态角。
在本申请实施例中，可以通过IMU或视觉测量仪器测量得到本体的roll角和pitch角，考虑到一般IMU测量得到的yaw角漂移比较大，可以通过视觉测量仪器测量得到本体的yaw角。
此外，还可以使用主动yaw角来替换测量得到的yaw角，具体地，可以根据下式确定主动yaw角的幅值：
Figure BDA0003048234280000081
其中，sd为所述机器人的步长，sd1为预设的第一步长阈值，sd2为预设的第二步长阈值，sd3为预设的第三步长阈值，a1和b1为预设的系数，Alim为预设的最大幅值，这些量均可以根据实际情况进行设置，本申请实施例对其不作具体限定，A为主动yaw角的幅值。当左腿摆动时，主动yaw角为A，yaw角需要变化2A(从-A到A)，当右腿摆动时，主动yaw角为-A，yaw角需要变化-2A(从A到-A)，通过这样的方式保证双腿交替摆动。
步骤S3022、根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量。
具体地，可以根据下式计算所述期望姿态角：
rx＝-roll，ry＝-picth，rz＝-yaw
其中，(roll，picth，yaw)为所述本体姿态角，(rx，ry，rz)为所述期望姿态角。
可以根据下式计算所述本体位置改变量：
T′T＝(I-R)*v1＝(x1，y1，z1)T
Figure BDA0003048234280000091
其中，I是3×3的单位矩阵，c1＝cos(roll)，s1＝sin(roll)，c2＝cos(pitch)，s2＝sin(pitch)，c3＝cos(yaw)，s3＝sin(yaw)，v1为预设的第一距离向量，当左腿为摆动腿时，v1＝(0，-d，h)T，当右腿为摆动腿时，v1＝(0，d，h)T，T′T为所述本体位置改变量。
当左腿为摆动腿时，可以根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′1H1＝(I-R)*v2＝(x2，y2，z2)T
其中，v2＝(0，-2d，h)T，H′1H1为所述摆动腿位置改变量。
当右腿为摆动腿时，可以根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′2H2＝(I-R)*v3＝(x3，y3，z3)T
Figure BDA0003048234280000092
其中，v3＝(0，2d，h)T，H′2H2为所述摆动腿位置改变量。
步骤S3023、根据所述期望姿态角确定所述机器人的本体姿态规划结果和摆动腿姿态规划结果。
在本申请实施例中，可以根据实际情况选择现有技术中的任意一种轨迹规划形式，包括但不限于五次多项式，正弦曲线，摆线曲线，S型曲线等轨迹规划形式。
以五次多项式为例，设q0为初始值，q1为终止值，t为时间变量，ts为与所述初始值对应的初始时刻，te为与所述终止值对应的终止时刻，则轨迹可以表示为：
f(q0，q1，ts，te，t)＝q0+(q1-q0)(6c5-15c4+10c3)
Figure BDA0003048234280000101
通过该式可以保证t在ts～te之间，当t＜ts时，代入函数f的是t＝ts；当t＞te时，代入函数f的是t＝te。
令追踪规划的初始时刻为t1(0＜t1＜0.5Tcyc)，追踪规划的终止时刻为t2(0.5Tcyc＜t2＜Tcyc)，其中，Tcyc为一个步态周期，如图7所示，Tcyc＝Tsup+Tdbl，行走过程是两腿交替行走，以摆动腿抬脚开始计时，到摆动腿落脚结束计时，为一个单腿支撑期Tsup；以摆动腿落脚开始计时，到支撑腿成为摆动腿抬脚结束计时，为一个双腿支撑期Tdbl。
无论是本体还是摆动腿，其旋转方向的追踪规划，也即姿态规划都是一致的。设置姿态初始补偿值为(0，0，0)T，终止补偿值为(rx，ry，rz)T，则：
roll方向追踪规划为rxc(t)＝f(0，rx，t1，t2，t)；
pitch方向追踪规划为ryc(t)＝f(0，ry，t1，t2，t)；
yaw方向追踪规划为rzc(t)＝f(0，rz，t1，t2，t)；
rxc(t)可以代表wrxc(t)、lrxc(t)和rrxc(t)，即本体、摆动腿(左腿)和摆动腿(右腿)在roll方向的姿态规划结果；
ryc(t)可以代表wryc(t)、lryc(t)和rryc(t)，即本体、摆动腿(左腿)和摆动腿(右腿)在pitch方向的姿态规划结果；
rzc(t)可以代表wrzc(t)、lrzc(t)和rrzc(t)，即本体、摆动腿(左腿)和摆动腿(右腿)在yaw方向的姿态规划结果。
步骤S3024、根据所述本体位置改变量确定所述机器人的本体位置规划结果。
具体地，设置本体位置初始补偿值为(0，0，0)T，终止补偿值为(x1，y1，z1)T，则：
x方向追踪规划为wxc(t)＝f(0，x1，t1，t2，t)；
y方向追踪规划为wyc(t)＝f(0，y1，t1，t2，t)；
z方向追踪规划为wzc(t)＝f(0，z1，t1，t2，t)。
步骤S3025、根据所述摆动腿位置改变量确定所述机器人的摆动腿位置规划结果。
具体地，当左腿为摆动腿时，设置摆动腿位置初始补偿值为(0，0，0)T，终止补偿值为(x2，y2，z2)T，则：
x方向追踪规划为lxc(t)＝f(0，x2，t1，t2，t)；
y方向追踪规划为lyc(t)＝f(0，y2，t1，t2，t)；
z方向追踪规划为lzc(t)＝f(0，z2，t1，t2，t)。
当右腿为摆动腿时，设置摆动腿位置初始补偿值为(0，0，0)T，终止补偿值为(x3，y3，z3)T，则：
x方向追踪规划为rxc(t)＝f(0，x3，t1，t2，t)；
y方向追踪规划为ryc(t)＝f(0，y3，t1，t2，t)；
z方向追踪规划为rzc(t)＝f(0，z3，t1，t2，t)。
为了便于区分，此处将步骤S302中通过实际本体追踪虚拟本体所得到的轨迹规划结果记为第二轨迹规划结果。
步骤S303、将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果。
具体地，对于本体而言，可以根据下式对其轨迹规划结果进行叠加：
wxd(t)＝wxc(t)+wxi(t)
wyd(t)＝wyc(t)+wyi(t)
wzd(t)＝wzc(t)+wzi(t)
wrxd(t)＝wrxc(t)+wrxi(t)
wryd(t)＝wryc(t)+wryi(t)
wrzd(t)＝wrzc(t)+wrzi(t)
其中，wxi(t)、wyi(t)、wzi(t)、wrxi(t)、wryi(t)和wrzi(t)分别为所述第一轨迹规划结果中对于x方向、y方向、z方向、roll方向、pitch方向和yaw方向的轨迹规划，wxd(t)、wyd(t)、wzd(t)、wrxd(t)、wryd(t)和wrzd(t)分别为所述第三轨迹规划结果中对于x方向、y方向、z方向、roll方向、pitch方向和yaw方向的轨迹规划。
对于摆动腿而言，若左腿为摆动腿，则可以根据下式对其轨迹规划结果进行叠加：
lxd(t)＝lxc(t)+lxi(t)
lyd(t)＝lyc(t)+lyi(t)
lzd(t)＝lzc(t)+lzi(t)
lrxd(t)＝lrxc(t)+lrxi(t)
lryd(t)＝lryc(t)+lryi(t)
lrzd(t)＝lrzc(t)+lrzi(t)
其中，lxi(t)、lyi(t)、lzi(t)、lrxi(t)、lryi(t)和lrzi(t)分别为所述第一轨迹规划结果中对于x方向、y方向、z方向、roll方向、pitch方向和yaw方向的轨迹规划，lxd(t)、lyd(t)、lzd(t)、lrxd(t)、lryd(t)和lrzd(t)分别为所述第三轨迹规划结果中对于x方向、y方向、z方向、roll方向、pitch方向和yaw方向的轨迹规划。
若右腿为摆动腿，则可以根据下式对其轨迹规划结果进行叠加：
rxd(t)＝rxc(t)+rxi(t)
ryd(t)＝ryc(t)+ryi(t)
rzd(t)＝rzc(t)+rzi(t)
rrxd(t)＝rrxc(t)+rrxi(t)
rryd(t)＝rryc(t)+rryi(t)
rrzd(t)＝rrzc(t)+rrzi(t)
其中，rxi(t)、ryi(t)、rzi(t)、rrxi(t)、rryi(t)和rrzi(t)分别为所述第一轨迹规划结果中对于x方向、y方向、z方向、roll方向、pitch方向和yaw方向的轨迹规划，rxd(t)、ryd(t)、rzd(t)、rrxd(t)、rryd(t)和rrzd(t)分别为所述第三轨迹规划结果中对于x方向、y方向、z方向、roll方向、pitch方向和yaw方向的轨迹规划。
步骤S304、根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。
具体地，可以对所述第三轨迹规划结果进行逆运动学求解，从而得到所述机器人的关节期望角度，再将所述关节期望角度传入所述机器人的伺服系统，以根据所述关节期望角度控制所述机器人进行运动。
综上所述，本申请实施例根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。通过本申请实施例，利用实际本体对虚拟本体的追踪，对原始的轨迹规划结果进行补偿，以抵消外界干扰所导致的本体失稳，从而极大提高了机器人的稳定性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的一种机器人控制方法，图8示出了本申请实施例提供的一种机器人控制装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种机器人控制装置可以包括：
第一轨迹规划模块801，用于根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；
第二轨迹规划模块802，用于以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；
第三轨迹规划模块803，用于将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；
运动控制模块804，用于根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。
在本申请实施例的一种具体实现中，所述第二轨迹规划模块可以包括：
本体姿态角获取单元，用于获取所述机器人的本体姿态角；
追踪量计算单元，用于根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量；
姿态规划单元，用于根据所述期望姿态角确定所述机器人的本体姿态规划结果和摆动腿姿态规划结果；
本体位置规划单元，用于根据所述本体位置改变量确定所述机器人的本体位置规划结果；
摆动腿位置规划单元，用于根据所述摆动腿位置改变量确定所述机器人的摆动腿位置规划结果。
在本申请实施例的一种具体实现中，所述追踪量计算单元可以包括：
期望姿态角计算子单元，用于根据下式计算所述期望姿态角：
rx＝-roll，ry＝-picth，rz＝-yaw
其中，(roll，picth，yaw)为所述本体姿态角，(rx，ry，rz)为所述期望姿态角；
本体位置改变量计算子单元，用于根据下式计算所述本体位置改变量：
T′T＝(I-R)*v1
Figure BDA0003048234280000151
其中，I是3×3的单位矩阵，c1＝cos(roll)，s1＝sin(roll)，c2＝cos(pitch)，s2＝sin(pitch)，c3＝cos(yaw)，s3＝sin(yaw)，v1为预设的第一距离向量，T′T为所述本体位置改变量；
左腿位置改变量计算子单元，用于当左腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′1H1＝(I-R)*v2
其中，v2为预设的第二距离向量，H′1H1为所述摆动腿位置改变量；
右腿位置改变量计算子单元，用于当右腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′2H2＝(I-R)*v3
其中，v3为预设的第三距离向量，H′2H2为所述摆动腿位置改变量。
在本申请实施例的一种具体实现中，所述运动控制模块可以包括：
逆运动学求解单元，用于对所述第三轨迹规划结果进行逆运动学求解，得到所述机器人的关节期望角度；
运动控制单元，用于将所述关节期望角度传入所述机器人的伺服系统，以根据所述关节期望角度控制所述机器人进行运动。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
图9示出了本申请实施例提供的一种机器人的示意框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
如图9所示，该实施例的机器人9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个机器人控制方法实施例中的步骤，例如图3所示的步骤S301至步骤S304。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示模块801至模块804的功能。
示例性的，所述计算机程序92可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器91中，并由所述处理器90执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序92在所述机器人9中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图9仅仅是机器人9的示例，并不构成对机器人9的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机器人9还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器90可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器91可以是所述机器人9的内部存储单元，例如机器人9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述机器人9的外部存储设备，例如所述机器人9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述机器人9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述机器人9所需的其它程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/机器人和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/机器人实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人控制方法，其特征在于，包括：
根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；
以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；
将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；
根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。
2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果，包括：
获取所述机器人的本体姿态角；
根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量；
根据所述期望姿态角确定所述机器人的本体姿态规划结果和摆动腿姿态规划结果；
根据所述本体位置改变量确定所述机器人的本体位置规划结果；
根据所述摆动腿位置改变量确定所述机器人的摆动腿位置规划结果。
3.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量，包括：
根据下式计算所述期望姿态角：
rx＝-roll，ry＝-picth，rz＝-yaw
其中，(roll,picth,yaw)为所述本体姿态角，(rx,ry,rz)为所述期望姿态角。
4.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量，包括：
根据下式计算所述本体位置改变量：
T′T＝(I-R)*v1
Figure FDA0003048234270000021
其中，I是3×3的单位矩阵，c1＝cos(roll)，s1＝sin(roll)，c2＝cos(pitch)，s2＝sin(pitch)，c3＝cos(yaw)，s3＝sin(yaw)，(roll,picth,yaw)为所述本体姿态角，v1为预设的第一距离向量，T′T为所述本体位置改变量。
5.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量，包括：
当左腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′1H1＝(I-R)*v2
Figure FDA0003048234270000022
其中，I是3×3的单位矩阵，c1＝cos(roll)，s1＝sin(roll)，c2＝cos(pitch)，s2＝sin(pitch)，c3＝cos(yaw)，s3＝sin(yaw)，(roll,picth,yaw)为所述本体姿态角，v2为预设的第二距离向量，H′1H1为所述摆动腿位置改变量。
6.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述本体姿态角计算所述实际本体对所述虚拟本体进行追踪的期望姿态角、本体位置改变量以及摆动腿位置改变量，包括：
当右腿为摆动腿时，根据下式计算所述摆动腿位置改变量：
H′2H2＝(I-R)*v3
Figure FDA0003048234270000031
其中，I是3×3的单位矩阵，c1＝cos(roll)，s1＝sin(roll)，c2＝cos(pitch)，s2＝sin(pitch)，c3＝cos(yaw)，s3＝sin(yaw)，(roll,picth,yaw)为所述本体姿态角，v3为预设的第三距离向量，H′2H2为所述摆动腿位置改变量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动，包括：
对所述第三轨迹规划结果进行逆运动学求解，得到所述机器人的关节期望角度；
将所述关节期望角度传入所述机器人的伺服系统，以根据所述关节期望角度控制所述机器人进行运动。
8.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：
第一轨迹规划模块，用于根据预设的轨迹规划算法对机器人进行轨迹规划，得到所述机器人的第一轨迹规划结果；
第二轨迹规划模块，用于以所述机器人的实际本体对虚拟本体进行追踪，得到所述机器人的第二轨迹规划结果；所述虚拟本体为所述机器人的期望本体位置；
第三轨迹规划模块，用于将所述第一轨迹规划结果和所述第二轨迹规划结果进行叠加，得到所述机器人的第三轨迹规划结果；
运动控制模块，用于根据所述第三轨迹规划结果控制所述机器人进行运动。
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控制方法的步骤。
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控制方法的步骤。
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