CN114161401B - 质心高度规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种质心高度规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法包括：根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿、所述左脚位姿和所述右脚位姿，对所述机器人的质心高度进行规划。通过本申请，在规划过程中对机器人的腿长约束进行了充分考虑，从而能够有效避免逆运动学无解情况的发生。
Description
技术领域
本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种质心高度规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
背景技术
在双足机器人的步态规划方法中，一般会首先确定出机器人的腰部、左脚和右脚的位姿，然后将这些数据代入到逆运动学中进行解析，从而得到机器人关节角度的数据，并据此对机器人进行控制。但是，当步长过大时，则机器人的轨迹可能会超出机器人的腿长约束，从而导致逆运动学无解的情况发生。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种质心高度规划方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决现有技术当步长过大时，可能会超出机器人的腿长约束，从而导致逆运动学无解的情况发生的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种质心高度规划方法，可以包括：
根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；
获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；
根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度；其中，所述腿长约束值为预先设置的数值；
根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度；
将所述第一质心高度和所述第二质心高度中的最小值作为所述机器人的质心高度。
在第一方面的一种具体实现方式中，所述根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度，包括：
根据下式计算所述机器人的第一质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xl为所述左脚位姿在x轴上的位置分量，yl为所述左脚位姿在y轴上的位置分量，zl为所述左脚位姿在z轴上的位置分量，l为所述腿长约束值，zwl为所述第一质心高度。
在第一方面的一种具体实现方式中，所述根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度包括：
根据下式计算所述机器人的第二质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xr为所述右脚位姿在x轴上的位置分量，yr为所述右脚位姿在y轴上的位置分量，zr为所述右脚位姿在z轴上的位置分量，L为所述腿长约束值，zwr为所述第二质心高度。
在第一方面的一种具体实现方式中，在根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿之前，还包括：
获取所述机器人在站立状态时的初始腰部位姿、初始左脚位姿和初始右脚位姿；
根据所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的期望质心高度；
以所述初始腰部位姿中的质心高度为起始值，以所述期望质心高度为终止值，通过预设的曲线插值算法在预设的步态切换时段内对所述机器人的质心高度进行规划。
在第一方面的一种具体实现方式中，所述根据所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的期望质心高度，包括：
根据所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述机器人的左腿腿长；
根据所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的右腿腿长；
若所述左腿腿长大于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述期望质心高度；
若所述左腿腿长小于或等于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述期望质心高度。
本申请实施例的第二方面提供了一种质心高度规划装置，可以包括：
腰部位姿确定模块，用于根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；
左右脚位姿确定模块，用于获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；
质心高度规划模块，用于根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度；其中，所述腿长约束值为预先设置的数值；根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度；将所述第一质心高度和所述第二质心高度中的最小值作为所述机器人的质心高度。
在第二方面的一种具体实现方式中，所述质心高度规划模块具体可以包括：
第一质心高度计算单元，用于根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度；
第二质心高度计算单元，用于根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度；
质心高度计算单元，用于根据所述第一质心高度和所述第二质心高度计算所述机器人的质心高度。
在第二方面的一种具体实现方式中，所述第一质心高度计算单元可以具体用于根据下式计算所述机器人的第一质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xl为所述左脚位姿在x轴上的位置分量，yl为所述左脚位姿在y轴上的位置分量，zl为所述左脚位姿在z轴上的位置分量，L为所述腿长约束值，zwl为所述第一质心高度。
在第二方面的一种具体实现方式中，所述第二质心高度计算单元可以具体用于根据下式计算所述机器人的第二质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xr为所述右脚位姿在x轴上的位置分量，yr为所述右脚位姿在y轴上的位置分量，zr为所述右脚位姿在z轴上的位置分量，L为所述腿长约束值，zwr为所述第二质心高度。
在第二方面的一种具体实现方式中，所述质心高度规划装置还可以包括：
初始位姿获取模块，用于获取所述机器人在站立状态时的初始腰部位姿、初始左脚位姿和初始右脚位姿；
期望质心高度计算模块，用于根据所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的期望质心高度；
曲线插值模块，用于以所述初始腰部位姿中的质心高度为起始值，以所述期望质心高度为终止值，通过预设的曲线插值算法在预设的步态切换时段内对所述机器人的质心高度进行规划。
在第二方面的一种具体实现方式中，所述期望质心高度计算模块可以具体用于：根据所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述机器人的左腿腿长；根据所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的右腿腿长；若所述左腿腿长大于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述期望质心高度；若所述左腿腿长小于或等于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述期望质心高度。
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质心高度规划方法的步骤。
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质心高度规划方法的步骤。
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质心高度规划方法的步骤。
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线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿、所述左脚位姿和所述右脚位姿，对所述机器人的质心高度进行规划。通过本申请实施例，在规划过程中对机器人的腿长约束进行了充分考虑，从而能够有效避免逆运动学无解情况的发生。
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为本申请实施例中一种质心高度规划方法的一个实施例流程图；
图2为根据预设的腿长约束值、腰部位姿、左脚位姿和右脚位姿，对机器人的质心高度进行规划的示意流程图；
图3为将机器人从站立状态向直立行走状态进行切换的示意流程图；
图4为根据初始腰部位姿、初始左脚位姿和初始右脚位姿计算机器人的期望质心高度的示意流程图；
图5为本申请实施例中一种质心高度规划装置的一个实施例结构图；
图6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。
为叙述简便起见，如无特殊说明，本申请实施例中所提及的机器人均为双足机器人。
请参阅图1，本申请实施例中一种质心高度规划方法的一个实施例可以包括：
步骤S101、根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿。
为了便于叙述，在本申请实施例中可以预先建立世界坐标系，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。
一般地，可以将机器人的质心高度等效为机器人的腰部高度，也即机器人的腰部位姿在z轴上的位置分量。在本申请实施例中，可以首先将机器人的质心高度假设为一个固定的常量，将其记为质心高度固定值。在质心高度为已知固定值的前提下，基于预设的线性倒立摆模型(Linear Inverted Pendulum Model，LIPM)可以得到完整的腰部位姿，即：
w＝[xwywzwαwβwγw]T
其中，w为所述腰部位姿，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，zw为所述腰部位姿在z轴上的位置分量，也即所述质心高度，αw为所述腰部位姿绕x轴旋转的角度分量，βw为所述腰部位姿绕y轴旋转的角度分量，γw为所述腰部位姿绕z轴旋转的角度分量。
步骤S102、获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿。
其中，所述机器人的步长可以根据实际情况预先进行设置，本申请实施例对其不作具体限定。在腰部位姿和步长均为已知的情况下，则可以对机器人的左脚位姿和右脚位姿分别进行规划，具体的规划方式可以采用现有技术中的任意一种机器人步态规划方法，本申请实施例对此不再赘述。
此处将所述左脚位姿和所述右脚位姿分别记为：
l＝[xlylzlαlβlγl]T
r＝[xryrzrαrβrγr]T
其中，l为所述左脚位姿，xl为所述左脚位姿在x轴上的位置分量，yl为所述左脚位姿在y轴上的位置分量，zl为所述左脚位姿在z轴上的位置分量，αl为所述左脚位姿绕x轴旋转的角度分量，βl为所述左脚位姿绕y轴旋转的角度分量，γl为所述左脚位姿绕z轴旋转的角度分量，r为所述右脚位姿，xr为所述右脚位姿在x轴上的位置分量，yr为所述右脚位姿在y轴上的位置分量，zr为所述右脚位姿在z轴上的位置分量，αr为所述右脚位姿绕x轴旋转的角度分量，βr为所述右脚位姿绕y轴旋转的角度分量，γr为所述右脚位姿绕z轴旋转的角度分量。
步骤S103、根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿、所述左脚位姿和所述右脚位姿，对所述机器人的质心高度进行规划。
由于在步骤S101中，是将机器人的质心高度假设为一个固定的常量，从而便于对所述腰部位姿、所述左脚位姿和所述右脚位姿进行规划。而在上述规划完成后，则可以将机器人的质心高度重新作为一个自由变量，在不考虑姿态变化的情况下，基于预设的腿长约束值和已有的位姿规划结果重新对质心高度进行优化计算。其中，所述腿长约束值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。
如图2所示，步骤S103具体可以包括以下过程：
步骤S1031、根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度。
具体地，可以根据下式计算所述机器人的第一质心高度：
其中，L为所述腿长约束值，zwl为所述第一质心高度。
步骤S1032、根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度。
具体地，可以根据下式计算所述机器人的第二质心高度：
其中，zwr为所述第二质心高度。
步骤S1033、根据所述第一质心高度和所述第二质心高度计算所述机器人的质心高度。
具体地，可以根据下式计算所述机器人的质心高度：
zw＝min(zwl,zwr)
其中，min为求最小值函数。
通过这一过程，机器人的质心高度在满足腿长约束的条件下被重新优化计算，从而可以避免逆运动学无解情况的发生。
在完成以上计算后，可以将所述腰部位姿(其中的zw已更新)、所述左脚位姿和所述右脚位姿代入到逆运动学中进行解析，从而得到所述机器人的各个关节角度，并按照这些关节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线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿、所述左脚位姿和所述右脚位姿，对所述机器人的质心高度进行规划。通过本申请实施例，在规划过程中对机器人的腿长约束进行了充分考虑，从而能够有效避免逆运动学无解情况的发生。
需要说明的是，图1所示过程是机器人已处于直立行走状态时的规划过程，但一般机器人在初始时是处于站立状态，因此首先需要将机器人从站立状态向直立行走状态进行切换，在这一切换过程中，本申请实施例可以包括如图3所示的步骤：
步骤S301、获取所述机器人在站立状态时的初始腰部位姿、初始左脚位姿和初始右脚位姿。
在本申请实施例中，可以将所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿分别记为：
ws＝[xwsywszwsαwsβwsγws]T
ls＝[xlsylszlsαlsβlsγls]T
rs＝[xrsyrszrsαrsβrsγrs]T
其中，ws为所述初始腰部位姿，xws为所述初始腰部位姿在x轴上的位置分量，yws为所述初始腰部位姿在y轴上的位置分量，zws为所述初始腰部位姿在z轴上的位置分量，也即所述初始质心高度，αws为所述初始腰部位姿绕x轴旋转的角度分量，βws为所述初始腰部位姿绕y轴旋转的角度分量，γws为所述初始腰部位姿绕z轴旋转的角度分量，ls为所述初始左脚位姿，xls为所述初始左脚位姿在x轴上的位置分量，yls为所述初始左脚位姿在y轴上的位置分量，zls为所述初始左脚位姿在z轴上的位置分量，αls为所述初始左脚位姿绕x轴旋转的角度分量，βls为所述初始左脚位姿绕y轴旋转的角度分量，γls为所述初始左脚位姿绕z轴旋转的角度分量，rs为所述初始右脚位姿，xrs为所述初始右脚位姿在x轴上的位置分量，yrs为所述初始右脚位姿在y轴上的位置分量，zrs为所述初始右脚位姿在z轴上的位置分量，αrs为所述初始右脚位姿绕x轴旋转的角度分量，βrs为所述初始右脚位姿绕y轴旋转的角度分量，γrs为所述初始右脚位姿绕z轴旋转的角度分量。
步骤S302、根据所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的期望质心高度。
如图4所示，步骤S302具体可以包括如下过程：
步骤S3021、根据所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述机器人的左腿腿长。
具体地，可以根据下式计算所述机器人的左腿腿长：
其中，ll为所述机器人的左腿腿长。
步骤S3022、根据所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的右腿腿长。
具体地，可以根据下式计算所述机器人的右腿腿长：
其中，lr为所述机器人的右腿腿长。
步骤S3023、根据所述左腿腿长和所述右腿腿长计算所述机器人的期望质心高度。
若所述左腿腿长大于所述右腿腿长，则可以根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述期望质心高度，具体的计算公式如下所示：
若所述左腿腿长小于或等于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述期望质心高度，具体的计算公式如下所示：
其中，zwd为所述期望质心高度。
步骤S303、以所述初始腰部位姿中的质心高度为起始值，以所述期望质心高度为终止值，通过预设的曲线插值算法在预设的步态切换时段内对所述机器人的质心高度进行规划。
所述步态切换时段即为从站立状态向直立行走状态进行切换的时段，该时段的具体时长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。在具体的规划过程中，可以在所述步态切换时段内通过曲线插值算法确定一条从所述起始值过渡到所述终止值的光滑运动曲线，这一运动曲线可以包括但不限于三次多项式曲线、S型曲线、三次样条曲线、三次Hermite曲线以及贝塞尔曲线等。通过这样的方式，可以实现机器人从站立状态向直立行走状态的平稳过渡。
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质心高度规划方法，图5示出了本申请实施例提供的一种质心高度规划装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种质心高度规划装置可以包括：
腰部位姿确定模块501，用于根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；
左右脚位姿确定模块502，用于获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；
质心高度规划模块503，用于根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿、所述左脚位姿和所述右脚位姿，对所述机器人的质心高度进行规划。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，所述质心高度规划模块具体可以包括：
第一质心高度计算单元，用于根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度；
第二质心高度计算单元，用于根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度；
质心高度计算单元，用于根据所述第一质心高度和所述第二质心高度计算所述机器人的质心高度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，所述第一质心高度计算单元可以具体用于根据下式计算所述机器人的第一质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xl为所述左脚位姿在x轴上的位置分量，yl为所述左脚位姿在y轴上的位置分量，zl为所述左脚位姿在z轴上的位置分量，L为所述腿长约束值，zwl为所述第一质心高度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，所述第二质心高度计算单元可以具体用于根据下式计算所述机器人的第二质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xr为所述右脚位姿在x轴上的位置分量，yr为所述右脚位姿在y轴上的位置分量，zr为所述右脚位姿在z轴上的位置分量，L为所述腿长约束值，zwr为所述第二质心高度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，所述质心高度计算单元可以具体用于根据下式计算所述机器人的质心高度：
zw＝min(zwl,zwr)
其中，zwl为所述第一质心高度，zwr为所述第二质心高度，min为求最小值函数，zw为所述质心高度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，所述质心高度规划装置还可以包括：
初始位姿获取模块，用于获取所述机器人在站立状态时的初始腰部位姿、初始左脚位姿和初始右脚位姿；
期望质心高度计算模块，用于根据所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的期望质心高度；
曲线插值模块，用于以所述初始腰部位姿中的质心高度为起始值，以所述期望质心高度为终止值，通过预设的曲线插值算法在预设的步态切换时段内对所述机器人的质心高度进行规划。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，所述期望质心高度计算模块可以具体用于：根据所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述机器人的左腿腿长；根据所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的右腿腿长；若所述左腿腿长大于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述期望质心高度；若所述左腿腿长小于或等于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述期望质心高度。
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6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6所示，该实施例的机器人6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个质心高度规划方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块501至模块503的功能。
示例性的，所述计算机程序62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61中，并由所述处理器60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62在所述机器人6中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图6仅仅是机器人6的示例，并不构成对机器人6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6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60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61可以是所述机器人6的内部存储单元，例如机器人6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述机器人6的外部存储设备，例如所述机器人6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61还可以既包括所述机器人6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述机器人6所需的其它程序和数据。所述存储器61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 (7)
1.一种质心高度规划方法，其特征在于，包括：
根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；
获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；
根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xl为所述左脚位姿在x轴上的位置分量，yl为所述左脚位姿在y轴上的位置分量，zl为所述左脚位姿在z轴上的位置分量，L为所述腿长约束值，zwl为所述第一质心高度；
根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度；
将所述第一质心高度和所述第二质心高度中的最小值作为所述机器人的质心高度。
2.根据权利要求1所述的质心高度规划方法，其特征在于，所述根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度包括：
根据下式计算所述机器人的第二质心高度：
其中，xr为所述右脚位姿在x轴上的位置分量，yr为所述右脚位姿在y轴上的位置分量，zr为所述右脚位姿在z轴上的位置分量，zwr为所述第二质心高度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的质心高度规划方法，其特征在于，在根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿之前，还包括：
获取所述机器人在站立状态时的初始腰部位姿、初始左脚位姿和初始右脚位姿；
根据所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的期望质心高度；
以所述初始腰部位姿中的质心高度为起始值，以所述期望质心高度为终止值，通过预设的曲线插值算法在预设的步态切换时段内对所述机器人的质心高度进行规划。
4.根据权利要求3所述的质心高度规划方法，其特征在于，所述根据所述初始腰部位姿、所述初始左脚位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的期望质心高度，包括：
根据所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述机器人的左腿腿长；
根据所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述机器人的右腿腿长；
若所述左腿腿长大于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始左脚位姿计算所述期望质心高度；
若所述左腿腿长小于或等于所述右腿腿长，则根据所述腿长约束值、所述初始腰部位姿和所述初始右脚位姿计算所述期望质心高度。
5.一种质心高度规划装置，其特征在于，包括：
腰部位姿确定模块，用于根据预设的线性倒立摆模型和预设的质心高度固定值确定机器人的腰部位姿；
左右脚位姿确定模块，用于获取所述机器人的步长，并根据所述腰部位姿和所述步长确定所述机器人的左脚位姿和右脚位姿；
质心高度规划模块，用于根据预设的腿长约束值、所述腰部位姿和所述左脚位姿计算所述机器人的第一质心高度：
其中，xw为所述腰部位姿在x轴上的位置分量，yw为所述腰部位姿在y轴上的位置分量，xl为所述左脚位姿在x轴上的位置分量，yl为所述左脚位姿在y轴上的位置分量，zl为所述左脚位姿在z轴上的位置分量，L为所述腿长约束值，zwl为所述第一质心高度；根据所述腿长约束值、所述腰部位姿和所述右脚位姿计算所述机器人的第二质心高度；将所述第一质心高度和所述第二质心高度中的最小值作为所述机器人的质心高度。
6.一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4中任一项所述的质心高度规划方法的步骤。
7.一种机器人，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4中任一项所述的质心高度规划方法的步骤。
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