CN114104139B - 一种仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统包括感知头，步足控制模块，与步足控制模块连接的感知与跟随控制模块、平台跨步行为自主动态规划模块以及复杂环境越障动力学建模模块；感知头包括分别与感知与跟随控制模块连接的双目视觉相机、激光雷达以及惯导自定位装置，双目视觉相机的拍摄方向朝向正前方以获取仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息；激光雷达的发射方向与水平方向呈一锐角以获取仿生足式机器人前方地面区域的三维点云数据，惯导自定位装置获取仿生足式机器人的实时位置信息，该系统能够建立复杂环境三维地图，实现仿生足式机器人在复杂环境中的自主移动，并支持仿生足式机器人自动实现人员识别与跟随。

Description

一种仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统。
背景技术
机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，发展机器人产业对提高创新能力、增强国家综合实力、带动整体经济发展都具有十分重要的意义。
四足机器人是仿生机器人的典型代表，较传统轮履式移动平台在复杂地形适应能力上具有显著的优势，可广泛应用于安防陪护、巡检侦查、快递物流等多个领域。作为未来智能移动机器人的最为主要的发展，灵巧机动的四足机器人正在成为下一代智能移动机器人的标志性研究热点，世界各国都在不遗余力的发展。
然而，与国外机器人技术相比，我国自主研发的四足机器人在自主移动能力方面都有较大的差距，迫切需要开展自主移动关键技术的研发，提升核心部组件能力，从而提升我国四足机器人的自主创新能力，并服务智能转型和技术升级的国家重大战略。
发明内容
本发明的目的在于提供一种仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，能够实现仿生足式机器人在复杂环境中的自主移动，提升仿生足式机器人在爬楼梯、越凹凸障碍时的自主机动性，并支持仿生足式机器人自动实现人员识别与跟随。
为实现上述目的，本发明提供了一种仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，设置于仿生足式机器人上，所述仿生足式机器人包括：机身和设置于所述机身上的仿生机械腿，所述机身包括机身架，设置于所述机身架下方的电池仓，设置于所述机身架上方的控制箱和储物箱，所述仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统包括感知头、设置于所述控制箱内的步足控制模块，与所述步足控制模块连接的感知与跟随控制模块、平台跨步行为自主动态规划模块以及复杂环境越障动力学建模模块，所述控制箱、所述储物箱和所述感知头依次并排设置于所述机身架上，所述感知头位于所述仿生机械腿的前腿侧；
所述感知头包括分别与所述感知与跟随控制模块连接的双目视觉相机、激光雷达以及惯导自定位装置，所述双目视觉相机的拍摄方向朝向正前方以获取所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息；所述激光雷达的发射方向与水平方向呈一锐角以获取所述仿生足式机器人前方地面区域的三维点云数据，所述惯导自定位装置靠近所述储物箱设置以获取所述仿生足式机器人的实时位置信息；
所述感知与跟随控制模块根据获取的所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息、地面区域的三维点云数据以及实时位置信息进行人体和障碍识别、目标跟踪以及行走避障；
所述平台跨步行为自主动态规划模块根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据进行地形预估和障碍物轨迹分析并规划出所述仿生足式机器人的行走位姿及落足点；
所述复杂环境越障动力学建模模块根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据建立复杂环境动力学模型和动力学行为驱动模型；
所述步足控制模块融合所述感知与跟随控制模块、所述平台跨步行为自主动态规划模块以及所述复杂环境越障动力学建模模块的处理结果控制所述仿生机械腿运动。
优选地，所述感知与跟随控制模块包括：
人员识别单元，被配置为从所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息中检测出目标人员；
地形识别单元，被配置为从所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息中识别出环境地形；
地图建模单元，被配置为根据识别的环境地形和所述仿生足式机器人前方地面区域的三维点云数据进行地图建模以识别环境中障碍物并获取障碍高程及障碍物位置信息；
落足区域获取单元，被配置为根据所述仿生足式机器人的实时位置信息、所述障碍高程及所述障碍物位置信息得到落足区域地形的地图网格信息；
目标人跟踪单元，被配置为跟踪检测出的目标人员得到目标人员参考路径；
以及，本体控制量计算单元，被配置为根据所述落足区域地形的地图网格信息、所述目标人员参考路径以及所述仿生足式机器人的运动能力参数计算得到本体控制量并发送给所述步足控制模块。
优选地，所述本体控制量计算单元采用局部优化方法计算本体控制量。
优选地，所述感知与跟随控制模块还包括立体图像信息处理单元，所述立体图像信息处理单元被配置为利用双目视觉处理算法处理所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息得到环境三维点云数据，并从所述环境三维点云数据中分别提取人员三维点云数据和环境地形三维点云数据，进而根据所述人员三维点云数据进行目标人员识别以及根据所述环境地形三维点云数据进行环境地形识别。
优选地，所述平台跨步行为自主动态规划模块包括：
平台节律行为自适应单元，用于从所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据中提取障碍物的三维点云数据，并从所述障碍物的三维点云数据中识别障碍物的轨迹及落足点，其中，所述障碍物包括台阶或壕沟；
平台位姿智能自适应单元，用于根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据预估整体地形和预估步足位姿；
以及，位姿及行为协同规划单元，用于将识别的所述障碍物的轨迹及落足点、预估整体地形及预估步足位姿进行位姿和落足的匹配以规划出所述仿生足式机器人的行走位姿及落足点。
优选地，所述位姿及行为协同规划单元包括匹配子单元和规划子单元，匹配子单元用于根据所述障碍物的轨迹及落足点、预估整体地形及预估步足位姿进行位姿和落足的匹配；规划子单元用于根据位姿和落足的匹配结果规划得到所述仿生足式机器人的行走位姿及落足点。
优选地，所述复杂环境越障动力学建模模块包括：
复杂环境动力学模型单元，用于根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据建立地形高程模型，并结合所述仿生足式机器人的动力学结构建立机器人动力学模型；
以及，动力学行为驱动模型单元，用于依据所述地形高程模型和所述机器人动力学模型得到基于地形网格的落足驱动模型、基于位姿矫正力适应驱动模型和关节力位混合驱动模型。
优选地，还包括越障及跟随试验测试与性能评估模块，与所述步足控制模块连接，用于测试所述仿生足式机器人的越障及跟随行为并进行性能评估。
优选地，所述越障及跟随试验测试与性能评估模块包括：
越障及跟随试验单元，用于对所述仿生足式机器人的越障及跟随行为进行仿真测试、室内模拟环境测试及室外越野环境测试；
以及，越障及跟随性能评估单元，用于对所述仿真测试、室内模拟环境测试或室外越野环境测试的测试结果进行评估。
优选地，所述激光雷达的发射方向与水平方向的夹角角度为15°～45°。
本发明具有如下优点：
本发明实施例的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，通过激光雷达、双目视觉、惯导定位等多种传感器采集的信息建立周围环境三维地图，能够实现仿生足式机器人在复杂环境中的自主移动，提升仿生足式机器人在爬楼梯、越凹凸障碍时的自主机动性，并支持仿生足式机器人自动实现人员识别与跟随。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的仿生足式机器人的结构示意图；
图2是根据另一示例性实施例示出的仿生足式机器人的结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统的结构框图；
图4是根据一示例性实施例示出的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统的感知与跟随控制模块结构框图；
图5是根据一示例性实施例示出的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统的感知头结构示意图。
附图标记说明：
100-仿生足式机器人；
1-仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统；
11-感知头；12-感知与跟随控制模块；13-步足控制模块；
14-平台跨步行为自主动态规划模块；15-复杂环境越障动力学建模模块；16-越障及跟随试验测试与性能评估模块；
141-平台节律行为自适应单元；142-平台位姿智能自适应单元；
143-位姿及行为协同规划单元；
151-复杂环境动力学模型单元；152-动力学行为驱动模型单元；
161-越障及跟随试验单元161；162-越障及跟随性能评估单元；
111-双目视觉相机；112-激光雷达；113-惯导自定位装置；
120-立体图像信息处理单元；121-人员识别单元；122-地形识别单元；
123-地图建模单元；124-落足区域获取单元；125-目标人跟踪单元；
126-本体控制量计算单元；
2-机身；
21-机身架；22-电池仓；23-控制箱；24-储物箱；
3-仿生机械腿；
3a-后腿；3b-前腿。
具体实施方式
下面将结合具体实施方案对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施方案，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他实施方案，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本发明的保护范围。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本发明权利要求书请求保护的范围内。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：
参见图1-5所示，本发明实施例提供了一种仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1，设置于仿生足式机器人100上，该仿生足式机器人100包括：机身2和设置于机身2上的仿生机械腿3(前腿3b和后腿3a)，其中机身2包括机身架21，设置于机身架21下方的电池仓22，设置于机身架21上方的控制箱23和储物箱24，仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1包括感知头11、设置于控制箱23内的步足控制模块13，与步足控制模块13连接的感知与跟随控制模块12、平台跨步行为自主动态规划模块14以及复杂环境越障动力学建模模块15，控制箱23、储物箱24和感知头11依次并排设置于机身架2上，感知头11位于仿生机械腿3的前腿侧；
其中，感知头11包括分别与感知与跟随控制模块12连接的双目视觉相机111、激光雷达112以及惯导自定位装置113，双目视觉相机的拍摄方向朝向正前方以获取仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息；激光雷达112的发射方向与水平方向呈一锐角以获取仿生足式机器人前方地面区域的三维点云数据，惯导自定位装置113靠近储物箱设置以获取仿生足式机器人的实时位置信息；
感知与跟随控制模块12根据获取的仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息、地面区域的三维点云数据以及实时位置信息进行人体和障碍识别、目标跟踪以及行走避障；
平台跨步行为自主动态规划模块14根据仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据进行地形预估和障碍物轨迹分析并规划出仿生足式机器人的行走位姿及落足点；
复杂环境越障动力学建模模块15根据仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据建立复杂环境动力学模型和动力学行为驱动模型；
步足控制模块13融合感知与跟随控制模块、平台跨步行为自主动态规划模块以及复杂环境越障动力学建模模块的处理结果控制仿生机械腿运动。
需要说明的是，本实施例中仿生足式机器人主要由机身和仿生机械腿组成，通过机身架连接仿生机械腿以承载大部分部件和任务负载；仿生机械腿是四足机器人行走部件，主要由臀部、大腿、小腿、足端等部件组成。为方便机器人维护，机器人各部分可设计为可整体拆卸的方式，因此，前后腿分别为整体的两个腿组，且机身分为数个隔间，每个隔间可拆卸。如图1所示。机身以框架结构为基础，利用蒙皮和隔板将机身分为储物箱、感知头、控制箱、电池仓。为方便装卸物品，储物箱可放在最上方；为降低重心，将电池仓放在机身最下方；感知头和控制箱则分别放置于前后腿组上方。机身中间两侧轮廓为圆弧，可以在机器人摔倒时起到保护作用，以及辅助自恢复。本实施例中仿生足式机器人还包括用于抓取作业的机械臂，设置于储物箱的上方。
本发明实施例的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统具有自主导航分系统，集成激光雷达、视觉、定位等多种传感器，建立周围环境三维地图，支持机器人在三维环境下的落足点重规划，提升机器狗在爬楼梯、越凹凸障碍时的自主机动性，支持机器人自动实现人员识别与跟随。本发明实施例的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统围绕实现机器人复杂越野环境下的自主移动适应，从平台跨步行为自主动态规划、感知及跟随系统设计与集成及复杂环境越障动力学建模等四个方面进行研发和集成设计。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中感知与跟随控制模块12包括：
人员识别单元121，被配置为从仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息中检测出目标人员；
地形识别单元122，被配置为从仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息中识别出环境地形；
地图建模单元123，被配置为根据识别的环境地形和仿生足式机器人前方地面区域的三维点云数据进行地图建模以识别环境中障碍物并获取障碍高程及障碍物位置信息；
落足区域获取单元124，被配置为根据仿生足式机器人的实时位置信息、障碍高程及障碍物位置信息得到落足区域地形的地图网格信息；
目标人跟踪单元125，被配置为跟踪检测出的目标人员得到目标人员参考路径；
以及，本体控制量计算单元126，被配置为根据落足区域地形的地图网格信息、目标人员参考路径以及仿生足式机器人的运动能力参数计算得到本体控制量并发送给控制箱内的步足控制模块13。
本发明实施例的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统中通过感应头的多传感器采集信息，之后通过感知与跟随控制模块进行地图建模，实现对障碍物的识别，从而获取全局地图下的障碍高程及位置信息，结合机器人自身的定位信息，得到落足区域地形的地图网格信息，进而规划落足点及跨步轨迹，实现机器人的地形自主适应能力，通过目标人检测与跟踪得到引导人员目标和参考路径，结合三者信息和机器人的运动能力进行运动规划，并计算跟踪全局路径的本体控制量，并下发给步足控制平台，实现在复杂山地环境中的自主跟随。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中本体控制量计算单元126采用局部优化方法计算本体控制量。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中感知与跟随控制模块12还包括立体图像信息处理单元120，立体图像信息处理单元被配置为利用双目视觉处理算法处理仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息得到环境三维点云数据，并从环境三维点云数据中分别提取人员三维点云数据和环境地形三维点云数据，进而根据人员三维点云数据进行目标人员识别以及根据环境地形三维点云数据进行环境地形识别。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中仿生足式机器人的运动能力参数包括：仿生足式机器人的运动自由度参数、运动驱动参数、机身位置参数及机身速度参数。本实施例中运动自由度包括关节自由度和驱动自由度，对于四足机器人而言，其每条腿从上至下依次为髋关节、膝关节和裸关节，每条腿有四个关节自由度，一共是12个关节自由度，其关节驱动方式选择力伺服电驱动方式，共有16个驱动自由度；其运动驱动参数包括驱动力大小，关节力矩以及关节转速等；机身位置参数包括四足足端位置；机身速度参数为机器人机身移动速度，通过移动速度可知机器人运动状态：爬行、跑步、跳跃等等。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中激光雷达112为3D避障激光雷达。本实施例中的3D避障激光雷达可以选用北醒的CE30系列。当然还可以根据实际需要选择其他类型和型号的激光雷达，在此不一一例举说明。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中惯导自定位装置113包括差分移动端模块和惯性测量模块，差分移动端模块用于实时采集同一组卫星的发射信号以获取惯导自定位装置的载波相位观测信息，并与设置于空旷测试点的差分基准站发送的基准站载波相位观测信息进行差分处理以得到仿生足式机器人的差分位置信息和差分速度信息，差分移动端模块将差分位置信息和差分速度信息发送到惯性测量模块，惯性测量模块用于获取仿生足式机器人的方位角、横滚角以及俯仰角，并结合差分位置信息和差分速度信息计算得到仿生足式机器人的位置、速度和姿态。
可选地，本发明实施例的惯性测量模块为光纤惯导模块、激光惯导模块或者微机械惯导模块。
在一些实施例中，本发明的1中所述平台跨步行为自主动态规划模块14包括：
平台节律行为自适应单元141，用于从所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据中提取障碍物的三维点云数据，并从所述障碍物的三维点云数据中识别障碍物的轨迹及落足点，其中，所述障碍物包括台阶或壕沟；
平台位姿智能自适应单元142，用于根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据预估整体地形和预估步足位姿；
以及，位姿及行为协同规划单元143，用于将识别的所述障碍物的轨迹及落足点、预估整体地形及预估步足位姿进行位姿和落足的匹配以规划出所述仿生足式机器人的行走位姿及落足点。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中位姿及行为协同规划单元143包括匹配子单元和规划子单元，其中，匹配子单元用于根据障碍物的轨迹及落足点、预估整体地形及预估步足位姿进行位姿和落足的匹配；规划子单元用于根据位姿和落足的匹配结果规划得到仿生足式机器人的行走位姿及落足点。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中，所述复杂环境越障动力学建模模块15包括：
复杂环境动力学模型单元151，用于根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据建立地形高程模型，并结合所述仿生足式机器人的动力学结构建立机器人动力学模型；
以及，动力学行为驱动模型单元152，用于依据所述地形高程模型和所述机器人动力学模型得到基于地形网格的落足驱动模型、基于位姿矫正力适应驱动模型和关节力位混合驱动模型。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1还包括越障及跟随试验测试与性能评估模块16，与所述步足控制模块13连接，用于测试所述仿生足式机器人的越障及跟随行为并进行性能评估。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中所述越障及跟随试验测试与性能评估模块16包括：
越障及跟随试验单元161，用于对所述仿生足式机器人的越障及跟随行为进行仿真测试、室内模拟环境测试及室外越野环境测试；
以及，越障及跟随性能评估单元162，用于对所述仿真测试、室内模拟环境测试或室外越野环境测试的测试结果进行评估。
在一些实施例中，本发明的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统1中激光雷达112的发射方向与水平方向的夹角β角度为15°～45°。需要说明的是，本实施例中激光雷达的发射方向与水平方向的夹角可以为15°、20°、25°、30°、35°、40°或45°，根据实际探测需求确定，在此不做具体限定。

Claims (10)

1.一种仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，设置于仿生足式机器人上，所述仿生足式机器人包括：机身和设置于所述机身上的仿生机械腿，所述机身包括机身架，设置于所述机身架下方的电池仓，设置于所述机身架上方的控制箱和储物箱，其特征在于，所述仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统包括感知头、设置于所述控制箱内的步足控制模块，与所述步足控制模块连接的感知与跟随控制模块、平台跨步行为自主动态规划模块以及复杂环境越障动力学建模模块，所述控制箱、所述储物箱和所述感知头依次并排设置于所述机身架上，所述感知头位于所述仿生机械腿的前腿侧；
所述感知头包括分别与所述感知与跟随控制模块连接的双目视觉相机、激光雷达以及惯导自定位装置，所述双目视觉相机的拍摄方向朝向正前方以获取所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息；所述激光雷达的发射方向与水平方向呈一锐角以获取所述仿生足式机器人前方地面区域的三维点云数据，所述惯导自定位装置靠近所述储物箱设置以获取所述仿生足式机器人的实时位置信息；
所述感知与跟随控制模块根据获取的所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息、地面区域的三维点云数据以及实时位置信息进行人体和障碍识别、目标跟踪以及行走避障；
所述平台跨步行为自主动态规划模块根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据进行地形预估和障碍物轨迹分析并规划出所述仿生足式机器人的行走位姿及落足点；
所述复杂环境越障动力学建模模块根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据建立复杂环境动力学模型和动力学行为驱动模型；
所述步足控制模块融合所述感知与跟随控制模块、所述平台跨步行为自主动态规划模块以及所述复杂环境越障动力学建模模块的处理结果控制所述仿生机械腿运动。
2.根据权利要求1所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述感知与跟随控制模块包括：
人员识别单元，被配置为从所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息中检测出目标人员；
地形识别单元，被配置为从所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息中识别出环境地形；
地图建模单元，被配置为根据识别的环境地形和所述仿生足式机器人前方地面区域的三维点云数据进行地图建模以识别环境中障碍物并获取障碍高程及障碍物位置信息；
落足区域获取单元，被配置为根据所述仿生足式机器人的实时位置信息、所述障碍高程及所述障碍物位置信息得到落足区域地形的地图网格信息；
目标人跟踪单元，被配置为跟踪检测出的目标人员得到目标人员参考路径；
以及，本体控制量计算单元，被配置为根据所述落足区域地形的地图网格信息、所述目标人员参考路径以及所述仿生足式机器人的运动能力参数计算得到本体控制量并发送给所述步足控制模块。
3.根据权利要求2所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述本体控制量计算单元采用局部优化方法计算本体控制量。
4.根据权利要求2所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述感知与跟随控制模块还包括立体图像信息处理单元，所述立体图像信息处理单元被配置为利用双目视觉处理算法处理所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息得到环境三维点云数据，并从所述环境三维点云数据中分别提取人员三维点云数据和环境地形三维点云数据，进而根据所述人员三维点云数据进行目标人员识别以及根据所述环境地形三维点云数据进行环境地形识别。
5.根据权利要求1所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述平台跨步行为自主动态规划模块包括：
平台节律行为自适应单元，用于从所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据中提取障碍物的三维点云数据，并从所述障碍物的三维点云数据中识别障碍物的轨迹及落足点，其中，所述障碍物包括台阶或壕沟；
平台位姿智能自适应单元，用于根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据预估整体地形和预估步足位姿；
以及，位姿及行为协同规划单元，用于根据所述障碍物的轨迹及落足点、预估整体地形及预估步足位姿进行位姿和落足的匹配以规划出所述仿生足式机器人的行走位姿及落足点。
6.根据权利要求5所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述位姿及行为协同规划单元包括匹配子单元和规划子单元，匹配子单元用于根据所述障碍物的轨迹及落足点、预估整体地形及预估步足位姿进行位姿和落足的匹配；规划子单元用于根据位姿和落足的匹配结果规划得到所述仿生足式机器人的行走位姿及落足点。
7.根据权利要求1所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述复杂环境越障动力学建模模块包括：
复杂环境动力学模型单元，用于根据所述仿生足式机器人正前方的环境三维立体图像信息和地面区域的三维点云数据建立地形高程模型，并结合所述仿生足式机器人的动力学结构建立机器人动力学模型；
以及，动力学行为驱动模型单元，用于依据所述地形高程模型和所述机器人动力学模型得到基于地形网格的落足驱动模型、基于位姿矫正力适应驱动模型和关节力位混合驱动模型。
8.根据权利要求1-7任一项所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，还包括越障及跟随试验测试与性能评估模块，与所述步足控制模块连接，用于测试所述仿生足式机器人的越障及跟随行为并进行性能评估。
9.根据权利要求8所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述越障及跟随试验测试与性能评估模块包括：
越障及跟随试验单元，用于对所述仿生足式机器人的越障及跟随行为进行仿真测试、室内模拟环境测试及室外越野环境测试；
以及，越障及跟随性能评估单元，用于对所述仿真测试、室内模拟环境测试或室外越野环境测试的测试结果进行评估。
10.根据权利要求1所述的仿生足式机器人步足平台融合越障及自主跟随系统，其特征在于，所述激光雷达的发射方向与水平方向的夹角角度为15°～45°。
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