CN113879421B - 双足机器人的运动轨迹规划方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种双足机器人的运动轨迹规划方法、装置、设备及介质，涉及机器人控制技术领域。该方法包括：若确定控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取双足机器人的质心的目标运动轨迹，质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到；根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，实现了可以将双足机器人攀爬楼梯的移动轨迹，分解为质心在至少两个方向上的运动轨迹，并采用多种轨迹规划算法进行轨迹规划，进而采用质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到的目标运动轨迹控制双足机器人运动时，可以提高双足机器人行走的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种双足机器人的运动轨迹规划方法、装置、设备及介质。
背景技术
双足机器人是一种仿生类型的机器人，能够实现机器人的双足行走和相关动作，作为由机械控制的动态系统，双足机器人包含了丰富的动力学特性。在未来的生产生活中，类人型双足行走机器人可以帮助人类解决很多问题比如驮物、抢险等一系列危险或繁重的工作。
现有的，在规划双足机器人的楼梯运动轨迹时，一般是基于零力矩点(ZeroMoment Point，ZMP)的轨迹规划方法，再额外增加双足机器人躯干与足端竖直方向的运动来实现。
可以看出，现有的双足机器人楼梯运动轨迹规划方法比较简单，因此，存在双足机器人行走不稳定的问题。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种双足机器人的运动轨迹规划方法、装置、设备及介质，可以提高双足机器人行走的稳定性。
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，本发明提供一种双足机器人的运动轨迹规划方法，包括：
若确定控制所述双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取所述双足机器人的质心的目标运动轨迹，所述质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到，所述第一台阶为所述当前台阶的下一台阶；
根据所述质心的目标运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述第一台阶。
在可选的实施方式中，所述根据所述质心的目标运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述第一台阶之前，还包括：
分别获取所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，所述台阶参数包括：台阶的高度参数、台阶的深度参数；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹；
所述根据所述质心的目标运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述第一台阶，包括：
根据所述质心的目标运动轨迹和所述腾空脚的运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述下一台阶。
在可选的实施方式中，所述根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹，包括：
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，分别获取所述第一台阶、第二台阶的预设落脚点位置信息，所述第二台阶为所述第一台阶的下一台阶；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息、所述第一台阶的预设落脚点位置信息以及所述第二台阶的预设落脚点位置信息，采用二阶贝塞尔曲线获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
在可选的实施方式中，所述质心的目标运动轨迹通过对质心在第一方向上的第一运动轨迹、质心在第二方向上的第二运动轨迹以及质心在第三方向上的第三运动轨迹叠加得到，其中，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向中任意两个方向相垂直。
在可选的实施方式中，所述第一方向与所述第二方向所在的平面与所述当前台阶的上表面平行，所述第一方向与所述第三方向所在的平面与所述当前台阶的上表面垂直。
在可选的实施方式中，所述质心的目标运动轨迹包括下述至少一段：第一叠加运动轨迹、第二叠加运动轨迹、第三叠加运动轨迹；
其中，第一叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹和质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第二叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第三叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到。
在可选的实施方式中，所述轨迹规划算法包括下述至少一项：倒立摆模型、梯形速度曲线规划算法。
第二方面，本发明提供一种双足机器人的运动轨迹规划装置，包括：
获取模块，用于若确定控制所述双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取所述双足机器人的质心的目标运动轨迹，所述质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到，所述第一台阶为所述当前台阶的下一台阶；
控制模块，用于根据所述质心的目标运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述第一台阶。
在可选的实施方式中，所述控制模块，还用于分别获取所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，所述台阶参数包括：台阶的高度参数、台阶的深度参数；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹；
根据所述质心的目标运动轨迹和所述腾空脚的运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述下一台阶。
在可选的实施方式中，所述控制模块，具体用于根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，分别获取所述第一台阶、第二台阶的预设落脚点位置信息，所述第二台阶为所述第一台阶的下一台阶；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息、所述第一台阶的预设落脚点位置信息以及所述第二台阶的预设落脚点位置信息，采用二阶贝塞尔曲线获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
在可选的实施方式中，所述质心的目标运动轨迹通过对质心在第一方向上的第一运动轨迹、质心在第二方向上的第二运动轨迹以及质心在第三方向上的第三运动轨迹叠加得到，其中，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向中任意两个方向相垂直。
在可选的实施方式中，所述第一方向与所述第二方向所在的平面与所述当前台阶的上表面平行，所述第一方向与所述第三方向所在的平面与所述当前台阶的上表面垂直。
在可选的实施方式中，所述质心的目标运动轨迹包括下述至少一段：第一叠加运动轨迹、第二叠加运动轨迹、第三叠加运动轨迹；
其中，第一叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹和质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第二叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第三叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到。
在可选的实施方式中，所述轨迹规划算法包括下述至少一项：倒立摆模型、梯形速度曲线规划算法。
第三方面，本发明提供一种电子设备，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机器可读指令，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机器可读指令，以执行如前述实施方式任一所述双足机器人的运动轨迹规划方法的步骤。
第四方面，本发明提供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计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如前述实施方式任一所述双足机器人的运动轨迹规划方法的步骤。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供的双足机器人的运动轨迹规划方法、装置、设备及介质中，若确定控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取双足机器人的质心的目标运动轨迹，质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到，第一台阶为当前台阶的下一台阶；根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，实现了可以将双足机器人攀爬楼梯的移动轨迹，分解为质心在至少两个方向上的运动轨迹，并采用多种轨迹规划算法进行轨迹规划，进而采用质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到的目标运动轨迹控制双足机器人运动时，可以提高双足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双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种目标运动轨迹的叠加方式；
图6为本申请实施例提供的另一种目标运动轨迹的叠加方式；
图7为本申请实施例提供的一种双足机器人的运动轨迹规划装置的功能模块示意图；
图8为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图。
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，显然，所描述的实施例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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
针对现有双足机器人楼梯运动轨迹规划方法比较简单、双足机器人行走存在不稳定的问题，本申请实施例提供一种双足机器人的运动轨迹规划方法，应用该方法可以提高双足机器人的行走稳定性。
图1为本申请实施例提供的一种双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是双足机器人中的控制器，又或者，与该控制器可以进行交互的计算机、服务器、处理器等电子设备，在此不作限定。如图1所示，该方法可以包括：
S101、若确定控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取双足机器人的质心的目标运动轨迹，质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到。
其中，第一台阶为当前台阶的下一台阶，也即双足机器人的上、下楼梯应用场景中，若确定控制双足机器人从当前台阶移动至下一台阶，可以获取双足机器人的质心的目标运动轨迹。
可以理解的是，双足机器人在上、下楼梯过程中，将存在至少两个方向上的运动轨迹，其中，若以当前台阶上表面为参考时，可以理解的是，将至少存在水平方向、垂直方向上的运动轨迹，其中，水平方向和垂直方向所在的平面与当前台阶的上表面垂直，进一步地，考虑到不同方向上的位移会影响双足机器人行走的稳定性，因此，可以根据各方向上位移对行走稳定性的影响，采用不同的轨迹规划算法规划双足机器人在各方向上的运动轨迹，实现有针对性的规划，以解决现有双足机器人楼梯运动过程中存在的行走稳定性差的问题。其中，基于上述说明，在得到双足机器人的质心在至少两个方向上的运动轨迹后，可以对该质心在至少两个方向上的运动轨迹进行叠加，可以理解的是，叠加得到的目标运动轨迹将更符合双足机器人的实际运动情况。在一些实施例，叠加时，可以根据各运动轨迹对应的运动阶段进行叠加。
S102、根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶。
基于上述说明，在获取到双足机器人的质心的目标运动轨迹后，此时，可以根据该目标运动轨迹，控制双足机器人攀爬楼梯，也即控制双足机器人从当前台阶移动至下一台阶。在此过程中，实现了可以将双足机器人攀爬楼梯的移动轨迹，分解为质心在至少两个方向上的运动轨迹并叠加得到质心的目标运动轨迹，可以理解的是，通过该分解操作，则可以分解出双足机器人攀爬楼梯过程中的不稳定阶段，可以理解的是，那么对于双足机器人运动过程中的不稳定阶段可以采用合适的轨迹规划算法规划，进而应用目标运动轨迹控制双足机器人移动时，可以提高行走的稳定性。可选地，对于双足机器人运动过程中的不稳定阶段可以采用梯行速度曲线规划算法进行规划，但并不以此为限。
综上，本申请实施例提供一种双足机器人的运动轨迹规划方法，包括：若确定控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取双足机器人的质心的目标运动轨迹，质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到，第一台阶为当前台阶的下一台阶；根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，实现了可以将双足机器人攀爬楼梯的移动轨迹，分解为质心在至少两个方向上的运动轨迹，并采用多种轨迹规划算法进行轨迹规划，进而采用质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到的目标运动轨迹控制双足机器人运动时，可以提高双足机器人行走的稳定性。
基于上述实施例的基础上，考虑到双足机器人攀爬楼梯过程中必然存在腾空脚的位移，那么可以参见下述的方法获取双足机器人攀爬楼梯移动过程中腾空脚的运动轨迹。图2为本申请实施例提供的另一种双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图。如图2所示，上述根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶之前，还包括：
S301、分别获取当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，台阶参数包括：台阶的高度参数、台阶的深度参数。
可选地，当前台阶的预设落脚点位置，可以是当前台阶上表面的中心位置，在一些实施例中，当前台阶的落脚点位置信息可以通过双足机器人上安装的摄像头、位置采集传感器等配合获取，又或者，可以通过其他设备采集导入双足机器人中的控制器，在此不作限定。
S302、根据当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
其中，在获取到当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，那么可以进一步规划双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹，可以理解的是，根据所规划的腾空脚的运动轨迹，则可以在双足机器人攀爬过程中，控制腾空脚从当前台阶的预设落脚点位置移动至第一台阶，可选地，具体移动时，可以是控制腾空脚从当前台阶的预设落脚点位置移动至第一台阶的预设落脚点位置。其中，第一台阶的预设落脚点位置可以为第一台阶上表面的中心位置，但不以此为限。此外，本申请在此并不限定腾空脚的运动轨迹的规划算法，可以包括但限于：贝塞尔曲线、倒立摆模型、梯形速度曲线规划算法，根据实际的应用场景可以灵活选择。
图3为本申请实施例提供的又一种双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图。相应地，如图3所示，上述根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，包括：
S303、根据质心的目标运动轨迹和腾空脚的运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至下一台阶。
基于上述说明，在得到双足机器人的质心的目标运动轨迹、腾空脚的运动轨迹之后，则可以在控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶的过程中，控制双足机器人的质心根据该目标运动轨迹运动、控制腾空脚根据所规划的腾空脚的运动轨迹从当前台阶移动至下一台阶，在此过程中，可以看出，本申请在进行运动轨迹规划的规划时考虑了双足机器人的动力学模型，因此不仅可以控制双足机器人完成正常的楼梯攀爬动作，还可以保证双足机器人楼梯攀爬过程中行走的稳定性。
可以理解的是，控制双足机器人的腾空脚从当前台阶移动至第一台阶之后，那么腾空脚将变成支撑脚，而移动之前的支撑脚将变成腾空脚，此时可参见前述的相关说明，控制进行下一次的移动，具体控制过程可参见前述的相关说明，本申请在此不再赘述。
在一些实施例中，假设双足机器人所攀爬的楼梯包括多个台阶，每个台阶的台阶参数相同，也即每个台阶的高度参数、深度参数相同，那么可以参加下述的方法规划获取双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
图4为本申请实施例提供的另一种双足机器人的运动轨迹规划方法的流程示意图。如图4所示，上述根据当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹，包括：
S401、根据当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，分别获取第一台阶、第二台阶的预设落脚点位置信息。
其中，第二台阶为第一台阶的下一台阶。
S402、根据当前台阶的预设落脚点位置信息、第一台阶的预设落脚点位置信息以及第二台阶的预设落脚点位置信息，采用二阶贝塞尔曲线获取双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
可以理解的是，第二台阶为第一台阶的下一台阶，也即第一台阶位于当前台阶和第二台阶之间。可选地，具体进行控制时，可以根据当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，分别获取第一台阶的预设落脚点位置信息、第二台阶的预设落脚点位置信息，进而可以采用二阶贝塞尔曲线获取双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
其中，采用二阶贝塞尔曲线进行腾空脚的运动轨迹的规划时，可以参加下述公式进行规划：
B(t)＝(1-t)2P0+2t(1-t)P1+t2P2，t∈[0，1]
其中，P0为当前台阶的预设落脚点位置，P1为第一台阶的预设落脚点位置，P2为第二台阶的预设落脚点位置，t为当前运动时长占总预设运动时长的比值，B(t)为基于当前台阶的预设落脚点位置所规划的双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹曲线。结合二阶贝塞尔曲线的控制原理，也可以看出，采用二阶贝塞尔曲线规划腾空脚的运动轨迹时，由于B(t)存在一、二阶导数且导数连续，因此，根据所规划的腾空脚的运动轨迹控制双足机器人运动时，可以使得双足机器人的关节加速、减速过程更为柔顺。
当然，需要说明的是，规划的双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹曲线时，也可以采用其他轨迹规划方法完成，在此不作限定。
其中，考虑到双足机器人实际楼梯攀爬过程中的复杂性，双足机器人的质心可能存在三个方向上的位移。可选地，那么质心的目标运动轨迹可以通过对质心在第一方向上的第一运动轨迹、质心在第二方向上的第二运动轨迹以及质心在第三方向上的第三运动轨迹叠加得到，其中，第一方向、第二方向以及第三方向中任意两个方向相垂直。
在一些实施例中，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶时，双足机器人将存在三个方向上的位移，那么质心的目标运动轨迹可以通过对这三个方向上运动轨迹叠加得到，其中，第一方向、第二方向以及第三方向中任意两个方向相垂直，也即第一方向和第二方向相垂直、第二方向和第三方向相垂直、第一方向和第三方向相垂直。
在一些实施例中，第一方向与第二方向所在的平面与当前台阶的上表面平行，第一方向与第三方向所在的平面与当前台阶的上表面垂直。
其中，第一方向、第二方向以及第三方向与当前台阶的上表面的关系并不以此为限，根据实际的应用场景也可以灵活调整。
示例地，记第一方向为X轴、第二方向为Y轴，第三方向为Z轴，其中，X轴与Y轴所在的平面与当前台阶的上表面平行、X轴与Z轴所在的平面与当前台阶的上表面垂直。此外，结合当前台阶和第一台阶的位置关系，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶的过程，可以理解的是，当前台阶与第一台阶之间将存在X轴和Y轴方向上的位移，此外，结合实际的应用场景，还可以理解的是，双足机器人攀爬楼梯的过程，还将存在身体的左右倾斜、也即存在质心在第二方向上的偏移(质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动产生的偏移、质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动产生的偏移)，因此，设置质心的目标运动轨迹通过对第一运动轨迹、第二运动轨迹以及第三运动轨迹叠加得到，进而根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶时，可以使得双足机器人的运动姿态更为自然、真实、表现效果更好。
可选地，上述质心的目标运动轨迹包括下述至少一段：第一叠加运动轨迹、第二叠加运动轨迹、第三叠加运动轨迹；其中，第一叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹和质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；第二叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动运动轨迹进行叠加得到；第三叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到。其中，可以理解的是，第二方向的正方向和第二方向的负方向为相反的两个方向。
如图5和图6所示，记第一运动轨迹为S1、质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹为S2-A、质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动的运动轨迹为S2-B、第三运动轨迹为S3，横轴表示叠加时间，纵轴表示目标运动轨迹，则控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，目标运动轨迹可以包括对S1和S2-A叠加得到的第一叠加运动轨迹、对S1、S2-B以及S3叠加得到的第二叠加运动轨迹、对S1、S2-A以及S3叠加得到的第三叠加运动轨迹中的至少一段。
在一些实施例中，结合双足机器人攀爬楼梯的过程可知，对质心在至少两个方向上的运动轨迹进行叠加后，若生成了多段叠加轨迹，那么该多段叠加轨迹需要按照一定的次序组合才能构成目标运动轨迹。如图5所示，质心的目标运动轨迹可以包括依次组合的第一叠加运动轨迹(S1和S2-A)和第二叠加运动轨迹(S1、S2-B以及S3)，其中，第一叠加运动轨迹的控制结束时间为第二叠加运动轨迹的控制开始时间；又或者，如图6所示，可以包括依次组合的第三叠加运动轨迹(S1、S2-A以及S3)、第二叠加运动轨迹(S1、S2-B以及S3)，其中，第三叠加运动轨迹的控制结束时间为第二叠加运动轨迹的控制开始时间。当然，需要说明的是，根据实际的应用场景，目标运动轨迹的具体组成方式并不以此为限。可选地，具体进行选择时，若实际应用场景中台阶的高度参数大于预设阈值，可以选择上述第一种叠加方式(第一叠加运动轨迹和第二叠加运动轨迹)，以保证双足机器人行走的稳定性；若实际应用场景中台阶的高度参数小于预设阈值，可以选择上述第二种叠加方式(第三叠加运动轨迹和第二叠加运动轨迹)，以保证双足机器人行走的流畅性，提高双足机器人的适用性。
可选地，上述轨迹规划算法包括下述至少一项：倒立摆模型、梯形速度曲线规划算法。
其中，上述第一运动轨迹、第二运动轨迹以及第三运动轨迹可以采用倒立摆模型、梯形速度曲线规划算法中的任意一种轨迹规划算法进行轨迹规划。
在一些实施例中，第一运动轨迹可以基于倒立摆模型进行轨迹规划、第三运动轨迹可以基于梯形速度曲线规划算法进行轨迹规划、第二运动轨迹可以基于倒立摆模型或梯形速度曲线规划算法进行轨迹规划，其中，对于第二运动轨迹来说，也可以设置质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹采用倒立摆模型或梯形速度曲线规划算法进行规划、设置质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动的运动轨迹采用梯形速度曲线规划算法或倒立摆模型进行规划，也即质心在第二方向的正、负方向上的运动轨迹可以采用不同的轨迹规划算法得到，在此不作限定，根据实际的应用场景，可以灵活组合。
可选地，具体选择时，若侧重于保证双足机器人行走的流畅度，可以选择倒立摆模型进行规划，若侧重于保证双足机器人行走的稳定性，可以选择梯形速度曲线规划算法。可以理解的是，实际应用过程中，若将两者结合起来，可以综合提高双足机器人行走效果。
图7为本申请实施例提供的一种双足机器人的运动轨迹规划装置的功能模块示意图，该装置基本原理及产生的技术效果与前述对应的方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考方法实施例中的相应内容。如图7所示，该运动轨迹规划装置包括：
获取模块110，用于若确定控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取双足机器人的质心的目标运动轨迹，质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到，第一台阶为当前台阶的下一台阶；
控制模块120，用于根据质心的目标运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至第一台阶。
在可选的实施方式中，控制模块120，还用于分别获取当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，台阶参数包括：台阶的高度参数、台阶的深度参数；
根据当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹；
根据质心的目标运动轨迹和腾空脚的运动轨迹，控制双足机器人从当前台阶移动至下一台阶。
在可选的实施方式中，控制模块120，具体用于根据当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，分别获取第一台阶、第二台阶的预设落脚点位置信息，第二台阶为第一台阶的下一台阶；
根据当前台阶的预设落脚点位置信息、第一台阶的预设落脚点位置信息以及第二台阶的预设落脚点位置信息，采用二阶贝塞尔曲线获取双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
在可选的实施方式中，质心的目标运动轨迹通过对质心在第一方向上的第一运动轨迹、质心在第二方向上的第二运动轨迹以及质心在第三方向上的第三运动轨迹叠加得到，其中，第一方向、第二方向以及第三方向中任意两个方向相垂直。
在可选的实施方式中，第一方向与第二方向所在的平面与当前台阶的上表面平行，第一方向与第三方向所在的平面与当前台阶的上表面垂直。
在可选的实施方式中，质心的目标运动轨迹包括下述至少一段：第一叠加运动轨迹、第二叠加运动轨迹、第三叠加运动轨迹；
其中，第一叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹和质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第二叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第三叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到。
在可选的实施方式中，轨迹规划算法包括下述至少一项：倒立摆模型、梯形速度曲线规划算法。
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，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结构示意图,该电子设备可以集成于双足机器人中。如图8所示，该电子设备可以包括：处理器210、存储介质220和总线230，存储介质220存储有处理器210可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器210与存储介质220之间通过总线230通信，处理器210执行机器可读指令，以执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
可选地，本申请还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
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，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。
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。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双足机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，包括：
若确定控制所述双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取所述双足机器人的质心的目标运动轨迹，所述质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到，所述第一台阶为所述当前台阶的下一台阶；
分别获取所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，所述台阶参数包括：台阶的高度参数、台阶的深度参数；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹；
根据所述质心的目标运动轨迹和所述腾空脚的运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述下一台阶；
所述根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹，包括：
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，分别获取所述第一台阶、第二台阶的预设落脚点位置信息，所述第二台阶为所述第一台阶的下一台阶；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息、所述第一台阶的预设落脚点位置信息以及所述第二台阶的预设落脚点位置信息，采用二阶贝塞尔曲线获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述质心的目标运动轨迹通过对质心在第一方向上的第一运动轨迹、质心在第二方向上的第二运动轨迹以及质心在第三方向上的第三运动轨迹叠加得到，其中，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向中任意两个方向相垂直。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向所在的平面与所述当前台阶的上表面平行，所述第一方向与所述第三方向所在的平面与所述当前台阶的上表面垂直。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述质心的目标运动轨迹包括下述至少一段：第一叠加运动轨迹、第二叠加运动轨迹、第三叠加运动轨迹；
其中，第一叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹和质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第二叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝远离支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到；
第三叠加运动轨迹，通过对第一运动轨迹、第三运动轨迹以及质心在第二方向上朝接近支撑腿的方向运动的运动轨迹进行叠加得到。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述轨迹规划算法包括下述至少一项：倒立摆模型、梯形速度曲线规划算法。
6.一种双足机器人的运动轨迹规划装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于若确定控制所述双足机器人从当前台阶移动至第一台阶，则获取所述双足机器人的质心的目标运动轨迹，所述质心的目标运动轨迹通过对质心在至少两个方向上的运动轨迹叠加得到，且各方向上的运动轨迹采用不同的轨迹规划算法得到，所述第一台阶为所述当前台阶的下一台阶；
控制模块，用于根据所述质心的目标运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述第一台阶；
所述控制模块，用于分别获取所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，所述台阶参数包括：台阶的高度参数、台阶的深度参数；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，规划获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹；
根据所述质心的目标运动轨迹和所述腾空脚的运动轨迹，控制所述双足机器人从所述当前台阶移动至所述下一台阶；
所述控制模块，具体用于根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息和台阶参数，分别获取所述第一台阶、第二台阶的预设落脚点位置信息，所述第二台阶为所述第一台阶的下一台阶；
根据所述当前台阶的预设落脚点位置信息、所述第一台阶的预设落脚点位置信息以及所述第二台阶的预设落脚点位置信息，采用二阶贝塞尔曲线获取所述双足机器人移动过程中腾空脚的运动轨迹。
7.一种电子设备，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机器可读指令，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机器可读指令，以执行如权利要求1-5任一所述双足机器人的运动轨迹规划方法的步骤。
8.一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计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-5任一所述双足机器人的运动轨迹规划方法的步骤。
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