CN114489104B - 机器人迈步控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质 - Google Patents

机器人迈步控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种机器人迈步控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质，涉及机器人控制技术领域。本申请根据双足机器人当前的零力矩点规划数据以及双足实际位置数据，确定双足期望支撑力，而后根据双足期望支撑力和当前的质心移动规划数据、质心实际移动数据、双足迈步规划数据及双足实际受力数据，基于柔顺控制算法确定双足踝关节当前的期望关节姿态角，以及与实际足部支撑状态匹配的期望关节位置，从而得以根据双足机器人的实际运动状况对足部期望位姿状况进行全方位柔顺控制，使足部期望位置和足部期望姿态均与实际地面状况实质匹配，以降低单足支撑期的落足冲击力和双足支撑期的足间内力，提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。

Description

机器人迈步控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质
技术领域
本申请涉及机器人控制技术领域，具体而言，涉及一种机器人迈步控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质。
背景技术
随着科学技术的不断发展，机器人技术因具有极大的研究价值及应用价值受到了各行各业的广泛重视，其中双足机器人控制便是机器人控制技术领域中的一项重要研究方向。
而在双足机器人的行走控制过程中，往往会因步态规划模型简化、机械结构形变以及地面不平整等因素，导致双足机器人按照规划好的步行轨迹迈步时的足部位姿状况与实际地面状况不匹配，使双足机器人在单足支撑状态时的落足与地面发生严重碰撞冲击，并使双足机器人在双足支撑状态时产生较大的足间内力，严重影响双足机器人的行走稳定性。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种机器人迈步控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质，能够根据双足机器人的实际运动状况对双足机器人的足部期望位姿状况进行全方位柔顺控制，使足部期望位置和足部期望姿态均与实际地面状况实质匹配，以降低双足机器人在单足支撑期时的落足冲击力和在双足支撑期时的足间内力，提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种机器人迈步控制方法，所述方法包括：
获取双足机器人当前的质心移动规划数据、双足迈步规划数据以及零力矩点规划数据，以及所述双足机器人当前的实际足部支撑状态、质心实际移动数据、双足实际位置数据和双足实际受力数据；
根据所述零力矩点规划数据以及所述双足实际位置数据，计算所述双足机器人当前的双足期望支撑力；
根据所述双足期望支撑力、所述质心移动规划数据、所述质心实际移动数据以及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角；
根据所述双足迈步规划数据、所述双足期望支撑力及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足踝关节当前的与所述实际足部支撑状态匹配的期望关节位置；
按照所述双足踝关节的期望关节姿态角及期望关节位置控制所述双足机器人进行迈步运动。
第二方面，本申请提供一种机器人迈步控制装置，所述装置包括：
迈步数据获取模块，用于获取双足机器人当前的质心移动规划数据、双足迈步规划数据以及零力矩点规划数据，以及所述双足机器人当前的实际足部支撑状态、质心实际移动数据、双足实际位置数据和双足实际受力数据；
双足支撑计算模块，用于根据所述零力矩点规划数据以及所述双足实际位置数据，计算所述双足机器人当前的双足期望支撑力；
双足姿态计算模块，用于根据所述双足期望支撑力、所述质心移动规划数据、所述质心实际移动数据以及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角；
双足位置计算模块，用于根据所述双足迈步规划数据、所述双足期望支撑力及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足踝关节当前的与所述实际足部支撑状态匹配的期望关节位置；
迈步运动控制模块，用于按照所述双足踝关节的期望关节姿态角及期望关节位置控制所述双足机器人进行迈步运动。
第三方面，本申请提供一种机器人控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序，实现前述实施方式中任意一项所述的机器人迈步控制方法。
第四方面，本申请提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述实施方式中任意一项所述的机器人迈步控制方法。
在此情况下，本申请实施例的有益效果包括以下内容：
本申请根据双足机器人当前的零力矩点规划数据以及双足实际位置数据，确定对应的双足期望支撑力，而后根据双足期望支撑力和该双足机器人当前的质心移动规划数据、质心实际移动数据及双足实际受力数据，基于柔顺控制算法确定双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角，接着将根据该双足机器人当前的双足迈步规划数据、双足期望支撑力及双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算双足踝关节当前的与实际足部支撑状态匹配的期望关节位置，进而按照双足踝关节的期望关节位姿状况驱动双足机器人进行迈步运动，从而得以根据双足机器人的实际运动状况在足部位置维度层面和足部姿态维度层面对足部期望位姿状况进行全方位柔顺控制，使足部期望位置和足部期望姿态均与实际地面状况实质匹配，以降低双足机器人在单足支撑期时的落足冲击力和在双足支撑期时的足间内力，提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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机器人控制设备的组成示意图；
图2为本申请实施例提供的双足机器人的行走示意图；
图3为本申请实施例提供的双足机器人的踝关节位姿调整示意图；
图4为本申请实施例提供的机器人迈步控制方法的流程示意图；
图5为图4中的步骤S220包括的子步骤的流程示意图；
图6为图4中的步骤S230包括的子步骤的流程示意图；
图7为图4中的步骤S240包括的子步骤的流程示意图；
图8为本申请实施例提供的第二弹性阻尼控制模型的刚度调整示意图；
图9为本申请实施例提供的第三弹性阻尼控制模型的刚度调整示意图；
图10为本申请实施例提供的机器人迈步控制装置的组成示意图。
图标：10-机器人控制设备；11-存储器；12-处理器；13-通信单元；100-机器人迈步控制装置；110-迈步数据获取模块；120-双足支撑计算模块；130-双足姿态计算模块；140-双足位置计算模块；150-迈步运动控制模块。
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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要理解的是，术语“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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
请参照图1，图1是本申请实施例提供的机器人控制设备10的组成示意图。在本申请实施例中，所述机器人控制设备10用于对双足机器人的运行状况进行控制，使所述双足机器人在按照预先规划好的步行轨迹运动的过程中期望表征出的足部期望位姿状况(包括足部期望位置及足部期望姿态)与实际地面状况实质匹配，降低双足机器人在单足支撑期的落足冲击力以及该双足机器人在双足支撑期的足间内力，从而有效提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。其中，所述机器人控制设备10可以与双足机器人远程通信连接，也可以与所述双足机器人集成在一起，用以实现对所述双足机器人的运动控制功能。
在本实施例中，所述机器人控制设备10可以包括存储器11、处理器12、通信单元13及机器人迈步控制装置100。其中，所述存储器11、所述处理器12及所述通信单元13各个元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，所述存储器11、所述处理器12及所述通信单元13这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
在本实施例中，所述存储器11可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，所述存储器11用于存储计算机程序，所述处理器12在接收到执行指令后，可相应地执行所述计算机程序。
在本实施例中，所述处理器12可以是一种具有信号的处理能力的集成电路芯片。所述处理器12可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)及网络处理器(Network Processor，NP)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件中的至少一种。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，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。
在本实施例中，所述通信单元13用于通过网络建立所述机器人控制设备10与其他电子设备之间的通信连接，并通过所述网络收发数据，其中所述网络包括有线通信网络及无线通信网络。例如，所述机器人控制设备10可以通过所述通信单元13从步行规划设备处获取针对所述双足机器人的步行规划轨迹，并通过所述通信单元13向所述双足机器人发送运动控制指令，使所述双足机器人按照所述运动控制指令进行运动。
在本实施例中，所述机器人迈步控制装置100包括至少一个能够以软件或固件的形式存储于所述存储器11中或者固化在所述机器人控制设备10的操作系统中的软件功能模块。所述处理器12可用于执行所述存储器11存储的可执行模块，例如所述机器人迈步控制装置100所包括的软件功能模块及计算机程序等。所述机器人控制设备10可根据双足机器人的实际运动状况，通过所述机器人迈步控制装置100在足部位置维度层面和足部姿态维度层面对双足机器人的足部期望位姿状况进行全方位柔顺控制，使双足机器人的足部期望位置和足部期望姿态均与实际地面状况实质匹配，从而在双足机器人按照足部期望位姿状况运动时，能够有效降低双足机器人在单足支撑期(双足机器人维持单足支撑状态的时间段)的落足冲击力，以及该双足机器人在双足支撑期(双足机器人维持双足支撑状态的时间段)的足间内力，以提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。
可以理解的是，图1所示的框图仅为所述机器人控制设备10的一种组成示意图，所述机器人控制设备10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
而对双足机器人来说，可以参照图2所示的双足机器人的行走示意图对机器人步行运动进行描述。在本申请实施例中，双足机器人在整个迈步过程中存在双足支撑状态及单足支撑状态。当所述双足机器人处于双足支撑状态时，所述双足机器人的双足均在地面上支撑，以确保该双足机器人保持站立状态；当所述双足机器人处于单足支撑状态时，所述双足机器人的一条腿将作为支撑腿用以支撑所述双足机器人保持站立状态，所述双足机器人的另一条腿将作为需要进行移动轨迹变化的摆动腿，此时支撑腿上的足部即为当前与地面接触的支撑足，摆动腿的移动轨迹变化操作包括摆动腿抬腿操作、摆动腿腾空操作以及摆动腿落足操作。因此，对于双足机器人的一个迈步操作来说，其对应的步态周期将由一个双足支撑期及一个单足支撑期相互衔接组成，单足支撑期也将由摆动腿抬腿期、摆动腿腾空期以及摆动腿落足期组成。
此时，可相应地选定双足机器人的某个被抬起足部在落地后的足底接触位置作为世界坐标系的原点，建立笛卡尔右手坐标系，使X轴的正方向代表所述双足机器人的前进方向，使Z轴正方向垂直地面向上，并通过Z轴描述双足机器人特定部位(例如，某个足部踝关节)相对于地面的高度状况，使Y轴正方向代表所述双足机器人的侧进方向。
由此，可通过该笛卡尔右手坐标系对该双足机器人中各部件在整个世界坐标系中的位姿分布状况(包括位置分布状况及姿态分布状况)进行表示，以便于所述机器人控制设备10基于该笛卡尔右手坐标系控制双足机器人将自身部件分别移动到期望位置并表现出期望姿态。
以图3所示的双足机器人的踝关节位姿调整示意图为例进行说明，当双足机器人的某个被抬起足部的足部落地位置处存在障碍物(图3中采用黑色填充的三角形)，若该被抬起足部的踝关节按照规划好的步行轨迹运动到障碍物上，并表现出对应的关节规划位姿(图3中采用实线图案表征的踝关节位置及脚掌姿态)，此时明显可以看出该足部无法确保双足机器人保持行走平衡，需要对双足机器人的足部踝关节的关节规划位姿进行调整，得到该踝关节的期望关节位姿(图3中采用虚线图案表征的踝关节位置及脚掌姿态)确保踩在障碍物上的双足机器人保持行走平衡，以减小该足部所对应的落足冲击力，以及该足部配合另一足部充当支撑足时的两个足部之间的内力。
在本申请中，为确保所述机器人控制设备10能够在双足机器人的步行过程中根据双足机器人的实际运动状况对双足机器人的足部期望位姿状况进行全方位柔顺控制，使双足机器人的足部期望位置和足部期望姿态均与实际地面状况实质匹配，从而通过足部期望位姿状况有效降低双足机器人在单足支撑期的落足冲击力，以及该双足机器人在双足支撑期的足间内力，以提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。
请参照图4，图4是本申请实施例提供的机器人迈步控制方法的流程示意图。在本申请实施例中，图4所示的机器人迈步控制方法可以包括步骤S210～步骤S250。
步骤S210，获取双足机器人当前的质心移动规划数据、双足迈步规划数据以及零力矩点规划数据，以及所述双足机器人当前的实际足部支撑状态、质心实际移动数据、双足实际位置数据和双足实际受力数据。
在本实施例中，所述质心移动规划数据用于表示预先规划好的质心移动规划轨迹在当前控制时刻所对应的质心数据，该质心移动规划数据包括质心水平移动规划位置及质心水平移动规划速度。所述质心水平移动规划位置表征机器人质心在X轴与Y轴所在的水平面上的规划移动位置(包括所述质心水平移动规划位置在X轴上的位置分量，及所述质心水平移动规划位置在Y轴上的位置分量)，所述质心水平移动规划速度表征机器人质心在X轴与Y轴所在的水平面上的规划移动速度(包括所述质心水平移动规划速度在X轴上的速度分量，及所述质心水平移动规划速度在Y轴上的速度分量)。
所述双足迈步规划数据用于表示预先规划好的双足机器人的两个足部的位姿变化轨迹在当前控制时刻所对应的足部数据，该双足迈步规划数据包括双足踝关节(包括左足踝关节及右足踝关节)的关节水平规划位置、关节纵向规划位置、两个足部之间的足间水平期望内力差。所述关节水平规划位置表征对应足部踝关节在X轴与Y轴所在的水平面上的关节规划位置(包括所述关节水平规划位置在X轴上的位置分量，及所述关节水平规划位置在Y轴上的位置分量)；所述关节纵向规划位置表征对应足部踝关节在Z轴上的关节规划位置；所述足间水平期望内力差用于表示左脚水平期望内力(包括所述左脚水平期望内力在X轴上的内力分量，以及所述左脚水平期望内力在Y轴上的内力分量)与右脚水平期望内力(包括所述右脚水平期望内力在X轴上的内力分量，以及所述右脚水平期望内力在Y轴上的内力分量)之间的内力差值。在本实施例的一种实施方式中，所述足间水平期望内力差可以为零。
所述零力矩点规划数据用于表示预先规划好的双足机器人的零力矩点规划轨迹在当前控制时刻所对应的位置分布数据。该零力矩点规划数据包括零力矩点侧向规划位置，表征零力矩点规划位置在Y轴上的位置分量。
在此过程中，可将双足机器人简化为倒立摆模型进行机器人动力学模拟，构建出该双足机器人所对应的步行规划轨迹，进而确定出上述质心移动规划轨迹、双足机器人的两个足部的位姿变化轨迹以及零力矩点规划轨迹。
在本实施例中，所述实际足部支撑状态用于表示所述双足机器人在当前控制时刻的足部支撑状态，其中若当前控制时刻处于双足支撑期，则所述实际足部支撑状态即为双足支撑状态；若当前控制时刻处于单足支撑期，则所述实际足部支撑状态即为单足支撑状态。
所述质心实际移动数据用于表示所述双足机器人的质心在当前控制时刻的质心数据，包括质心水平移动实际位置及质心水平移动实际速度。所述质心水平移动实际位置表征机器人质心在X轴与Y轴所在的水平面上的实际移动位置(包括所述质心水平移动实际位置在X轴上的位置分量，及所述质心水平移动实际位置在Y轴上的位置分量)，所述质心水平移动实际速度表征机器人质心在X轴与Y轴所在的水平面上的实际移动速度(包括所述质心水平移动实际速度在X轴上的速度分量，及所述质心水平移动实际速度在Y轴上的速度分量)。
所述双足实际位置数据用于表示双足机器人的两个足部在当前控制时刻的实际位置，包括所述双足机器人的两个足部各自的实际侧向位置，表征所述双足实际位置数据在Y轴上的位置分量。
所述双足实际受力数据用于表示所述双足机器人的两个足部当前控制时刻的受力数据，包括双足踝关节(包括左足踝关节及右足踝关节)的实际关节力矩、双足纵向实际受力数值及双足水平实际受力数值。其中，单个足部的踝关节包括该足部的踝侧关节及踝前关节，则单个足部的踝关节的实际关节力矩包括该足部的踝侧关节及踝前关节各自的实际关节力矩；所述双足纵向实际受力数值包括两个足部在Z轴上受到的外部作用力大小；所述双足水平实际受力数值表示两个足部各自在X轴和Y轴所在水平面上受到的外部作用力大小，包括左脚和右脚各自在X轴上受到的外力数值，及左脚和右脚各自在Y轴上受到的外力数值。
在此过程中，所述实际足部支撑状态、所述质心实际移动数据、所述双足实际位置数据及所述双足实际受力数据即代表所述双足机器人在当前控制时刻的实际运动状况。
步骤S220，根据零力矩点规划数据以及双足实际位置数据，计算双足机器人当前的双足期望支撑力。
在本实施例中，当所述机器人控制设备10获取到所述双足机器人当前的零力矩点规划数据以及双足实际位置数据后，可从该零力矩点规划数据中提取出零力矩点侧向规划位置，并从所述双足实际位置数据中提取出双足机器人的两个足部各自的实际侧向位置，从而结合提取出的数据计算出该双足机器人当前的双足期望支撑力。
此时，可参照图5，图5是图4中的步骤S220包括的子步骤的流程示意图。在本实施例中，所述步骤S220可以包括子步骤S221及子步骤S222，以精准确定所述双足机器人当前期望的双足期望支撑力。
子步骤S221，根据零力矩点规划数据包括的零力矩点侧向规划位置、双足实际位置数据包括的双足机器人的两个足部各自的实际侧向位置，计算双足机器人的两个足部各自的重力分担系数。
在本实施例中，两个足部各自的重力分担系数之间的和值为1，其中右脚的重力分担系数的计算公式如下所示：
其中，pyplan用于表示所述零力矩点侧向规划位置，plf用于表示左脚的实际侧向位置，prf用于表示右脚的实际侧向位置，0<＝Kf<＝1。
子步骤S222，根据双足机器人的质量以及双足机器人的两个足部各自的重力分担系数，计算得到双足期望支撑力。
在本实施例中，所述双足期望支撑力包括所述双足机器人的左脚和右脚各自的期望支撑力，所述双足机器人的左脚的期望支撑力即为所述左脚的重力分担系数与所述双足机器人的重力之间的积值，所述双足机器人的右脚的期望支撑力即为所述右脚的重力分担系数与所述双足机器人的重力之间的积值。其中，所述双足机器人的重力即为所述双足机器人的质量与当前重力加速度之间的积值。
由此，本申请可通过执行上述子步骤S221及子步骤S222，精准确定所述双足机器人当前涉及实际运动状况的双足期望支撑力。
步骤S230，根据双足期望支撑力、质心移动规划数据、质心实际移动数据以及双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角。
在本实施例中，所述机器人控制设备10可通过将获取到的质心移动规划数据、质心实际移动数据以及双足实际受力数据，与计算出的所述双足期望支撑力进行结合，并在足部姿态维度层面利用柔顺控制算法确定所述双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角，从而通过确定出的期望关节姿态角确保机器人脚掌姿态与实际地面状况实质匹配，以提升双足机器人的行走稳定性。
可选地，请参照图6，图6是图4中的步骤S230包括的子步骤的流程示意图。在本申请实施例中，所述步骤S230可以包括子步骤S231～子步骤S235，以在足部姿态维度层面精准确定所述双足机器人当前涉及实际运动状况的用于适配实际地面状况的双足踝关节的期望关节姿态角。
子步骤S231，根据质心移动规划数据包括的质心水平移动规划位置及质心水平移动规划速度，计算双足机器人当前的捕获点规划水平位置。
在本实施例中，所述捕获点确定算法在倒立摆模型中的算法表达式可表示为及/>其中，ξ1用于表示双足机器人的捕获点位置在X轴上的位置分量，x用于表示双足机器人的倒立摆质心位置在X轴上的位置分量，/>用于表示双足机器人的倒立摆质心速度在X轴上的速度分量，ξ2用于表示双足机器人的捕获点位置在Y轴上的位置分量，y用于表示双足机器人的倒立摆质心位置在Y轴上的位置分量，/>用于表示双足机器人的倒立摆质心速度在Y轴上的速度分量，ω用于表示所述双足机器人的腿部摆动频率，其值等于重力加速度与倒立摆质心位置在Z轴上的位置分量之间的比值的平方根。
由此，所述捕获点规划水平位置包括捕获点规划位置在X轴上的位置分量及所述捕获点规划位置在Y轴上的位置分量，可将所述质心水平移动规划位置在X轴上的位置分量和所述质心水平移动规划速度在X轴上的速度分量代入到上述计算公式中，计算得到所述捕获点规划位置在X轴上的位置分量，并将所述质心水平移动规划位置在Y轴上的位置分量和所述质心水平移动规划速度在Y轴上的速度分量代入到上述计算公式中，计算得到所述捕获点规划位置在Y轴上的位置分量。
子步骤S232，根据质心实际移动数据包括的质心水平移动实际位置及质心水平移动实际速度，计算双足机器人当前的捕获点实际水平位置。
在本实施例中，所述捕获点实际水平位置包括捕获点实际位置在X轴上的位置分量及所述捕获点实际位置在Y轴上的位置分量，可将所述质心水平移动实际位置在X轴上的位置分量和所述质心水平移动实际速度在X轴上的速度分量代入到上述计算公式中，计算得到所述捕获点实际位置在X轴上的位置分量，并将所述质心水平移动实际位置在Y轴上的位置分量和所述质心水平移动实际速度在Y轴上的速度分量代入到上述计算公式/>中，计算得到所述捕获点实际位置在Y轴上的位置分量。
子步骤S233，计算捕获点规划水平位置与捕获点实际水平位置之间的捕获点位置差异。
在本实施例中，所述捕获点位置差异包括所述捕获点位置差异在X轴上的差异分量及所述捕获点位置差异在Y轴上的差异分量。其中，可通过将所述捕获点规划水平位置包括的捕获点规划位置在X轴上的位置分量，与所述捕获点实际水平位置包括的捕获点实际位置在X轴上的位置分量进行减法运算，得到所述捕获点位置差异在X轴上的差异分量；可通过将所述捕获点规划水平位置包括的捕获点规划位置在Y轴上的位置分量，与所述捕获点实际水平位置包括的捕获点实际位置在Y轴上的位置分量进行减法运算，得到所述捕获点位置差异在Y轴上的差异分量。
子步骤S234，根据双足期望支撑力以及捕获点位置差异进行踝关节力矩运算，得到双足踝关节当前的期望关节力矩。
在本实施例中，单个足部的踝关节的期望关节力矩包括该足部的踝侧关节及踝前关节各自的期望关节力矩，此时该足部的踝侧关节的期望关节力矩即为该足部的期望支撑力与所述捕获点位置差异在X轴上的差异分量之间的积值，该足部的踝前关节的期望关节力矩即为该足部的期望支撑力与所述捕获点位置差异在Y轴上的差异分量之间的积值。
子步骤S235，基于双足踝关节当前的期望关节力矩和双足实际受力数据包括的双足踝关节当前的实际关节力矩，调用双足踝关节所对应的涉及关节姿态角的第一弹性阻尼控制模型进行关节姿态角求解，得到双足踝关节当前的期望关节姿态角。
在本实施例中，所述第一弹性阻尼控制模型的模型表达式如下所示：
其中，用于表示所述双足踝关节的任意一个足部踝关节当前的期望角速度，R用于表示所述足部踝关节当前的期望关节姿态角，Td用于表示所述足部踝关节当前的期望关节力矩，Tm用于表示所述足部踝关节当前的实际关节力矩，KP1用于表示针对关节姿态的第一控制器阻尼参数向量，KS1用于表示针对关节姿态的第一控制器刚度参数向量，其中/>为R的一阶导数。
因此，所述机器人控制设备10可通过调用上述第一弹性阻尼控制模型分别针对左脚的踝侧关节、左脚的踝前关节、右脚的踝侧关节及右脚的踝前关节代入对应关节的期望关节力矩及实际关节力矩进行关节姿态角求解，从而得到左脚的踝侧关节、左脚的踝前关节、右脚的踝侧关节及右脚的踝前关节各自的期望关节姿态角，以确保所述双足机器人的机器人脚掌姿态在对应双足踝关节维持期望关节姿态角的情况下能够与实际地面状况实质匹配。
由此，本申请可通过执行上述子步骤S231～子步骤S235，在足部姿态维度层面对双足机器人进行柔顺控制，以精准确定所述双足机器人当前涉及实际运动状况的用于适配实际地面状况的双足踝关节的期望关节姿态角。
请再次参照图4，步骤S240，根据双足迈步规划数据、双足期望支撑力及双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算双足踝关节当前的与实际足部支撑状态匹配的期望关节位置。
在本实施例中，所述机器人控制设备10可将获取到的双足迈步规划数据及双足实际受力数据与计算出的所述双足期望支撑力进行结合，并在足部位置维度层面利用柔顺控制算法确定所述双足机器人的双足踝关节当前的与实际足部支撑状态匹配的期望关节位置，从而通过确定出的期望关节位置确保所述机器人脚掌位置与实际地面状况实质匹配，以提升双足机器人的行走稳定性。
可选地，请参照图7，图7是图4中的步骤S240包括的子步骤的流程示意图。在本申请实施例中，所述步骤S240可以包括子步骤S241～子步骤S246，以在足部位置维度层面精准确定所述双足机器人当前涉及实际运动状况的用于适配实际地面状况的双足踝关节的期望关节位置。
子步骤S241，计算双足期望支撑力之间的足间支撑力差值，并计算双足实际受力数据包括的双足纵向实际受力数值之间的足间纵向受力差值，和双足实际受力数据包括的双足水平实际受力数值之间的足间水平受力差值。
在本实施例中，所述足间支撑力差值即为所述双足机器人的左脚的期望支撑力与右脚的期望支撑力之间的差值，所述足间纵向受力差值即为左脚的纵向实际受力数值与右脚的纵向实际受力数值之间的差值，所述足间水平受力差值即为左脚的水平实际受力数值与右脚的水平实际受力数值之间的差值，所述足间水平受力差值包括该足间水平受力差值在X轴上的受力差值分量，及该足间水平受力差值在Y轴上的受力差值分量。
子步骤S242，基于足间支撑力差值以及足间纵向受力差值，调用与实际足部支撑状态匹配的涉及腿部纵向展开长度的第二弹性阻尼控制模型进行展开长度变化量求解，得到对应的展开长度期望变化量。
在本实施例中，所述腿部纵向展开长度用于表示所述双足机器人的髋部到足部在Z轴上的长度大小，所述第二弹性阻尼控制模型的模型表达式如下所示：
其中，用于表示所述腿部纵向展开长度当前的展开长度期望变化速度，uZ用于表示所述腿部纵向展开长度当前的展开长度期望变化量，ΔFZ用于表示所述足间纵向受力差值，ΔFdZ用于表示所述足间支撑力差值，KP2用于表示针对腿部纵向展开长度的第二控制器阻尼参数向量，KS2用于表示针对腿部纵向展开长度的与所述实际足部支撑状态匹配的第二控制器刚度参数向量，其中/>为uZ的一阶导数。
在此过程中，请参照图8，图8是本申请实施例提供的第二弹性阻尼控制模型的刚度调整示意图。在本申请实施例中，所述第二弹性阻尼控制模型的第二控制器刚度参数向量在不同足部支撑状态所对应的时间段内的具体参数向量数值并不相同，其中所述第二控制器刚度参数向量在双足支撑期(即所述实际足部支撑状态为双足支撑状态的时间段)下的具体参数向量数值，小于所述第二控制器刚度参数向量在单足支撑期(即所述实际足部支撑状态为单足支撑状态的时间段)下的具体参数向量数值。
若所述双足机器人的当前控制时刻处于双足支撑期内，则所述机器人控制设备10可通过当前低数值的第二控制器刚度参数向量实现低刚度脚掌纵向位置柔顺控制，使所述双足机器人在双足支撑状态下具有足够的力量来实现期望力的跟踪，减小力的冲击，实现脚掌对地形的适应。
若所述双足机器人的当前控制时刻处于单足支撑期内，则所述机器人控制设备10可通过当前高数值的第二控制器刚度参数向量实现高刚度脚掌纵向位置柔顺控制，使所述双足机器人在单足支撑状态下具有足够的力量来促使腿部纵向展开长度恢复到默认状态。
子步骤S243，基于足间水平受力差值以及所述双足迈步规划数据包括的足间水平期望内力差，调用与实际足部支撑状态匹配的涉及足间水平位置差异的第三弹性阻尼控制模型进行位置变化量求解，得到对应的足间水平位置期望变化量。
在本实施例中，所述足间水平位置差异用于表征两个足部在X轴和Y轴所在的水平面上的位置差异，所述足间水平位置期望变化量包括该足间水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量，及该足间水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量。其中，所述第三弹性阻尼控制模型的模型表达式如下所示：
其中，用于表示所述足间水平位置差异当前的足间水平位置期望变化速度，uL用于表示所述足间水平位置差异当前的足间水平位置期望变化量，ΔFL用于表示所述足间水平受力差值，ΔFdL用于表示所述足间水平期望内力差，KP3用于表示针对足间水平位置差异的第三控制器阻尼参数向量，KS3用于表示针对足间水平位置差异的与所述实际足部支撑状态匹配的第三控制器刚度参数向量，其中/>为uL的一阶导数。
在此过程中，请参照图9，图9是本申请实施例提供的第三弹性阻尼控制模型的刚度调整示意图。在本申请实施例中，所述第三弹性阻尼控制模型的第三控制器刚度参数向量在不同足部支撑状态所对应的时间段内的具体参数向量数值并不相同，其中所述第三控制器刚度参数向量在双足支撑期(即所述实际足部支撑状态为双足支撑状态的时间段)下的具体参数向量数值，小于所述第三控制器刚度参数向量在单足支撑期(即所述实际足部支撑状态为单足支撑状态的时间段)下的具体参数向量数值。
若所述双足机器人的当前控制时刻处于双足支撑期内，则所述机器人控制设备10可通过当前低数值的第三控制器刚度参数向量实现低刚度脚掌水平位置柔顺控制，使所述双足机器人在双足支撑状态下能够有效促使两个足部在水平面的距离恢复到默认状态，并同步消除两个足部在水平面的之间的内力。
若所述双足机器人的当前控制时刻处于单足支撑期内，则所述机器人控制设备10可通过当前高数值的第三控制器刚度参数向量实现高刚度脚掌水平位置柔顺控制，使所述双足机器人在单足支撑状态下能够有效促使两个足部在水平面的距离恢复到默认状态，并同步消除两个足部在水平面的之间的内力。
在此情况下，所述机器人控制设备10可通过调用上述第三弹性阻尼控制模型代入足间水平受力差值在X轴上的受力差值分量、所述足间水平期望内力差在X轴上的内力差值分量、第三控制器阻尼参数向量在X轴上的参数向量分量及第三控制器刚度参数向量在X轴上的参数向量分量，计算得到所述足间水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量。
同时，所述机器人控制设备10可调用上述第三弹性阻尼控制模型代入足间水平受力差值在Y轴上的受力差值分量、所述足间水平期望内力差在Y轴上的内力差值分量、第三控制器阻尼参数向量在Y轴上的参数向量分量及第三控制器刚度参数向量在Y轴上的参数向量分量，计算得到所述足间水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量。
子步骤S244，根据展开长度期望变化量计算双足踝关节当前的纵向位置期望变化量，并根据足间水平位置期望变化量计算双足踝关节当前的水平位置期望变化量。
在本实施例中，可在所述展开长度期望变化量的基础上乘以-0.5后作为左脚踝关节当前的纵向位置期望变化量，并在所述展开长度期望变化量的基础上乘以0.5后作为右脚踝关节当前的纵向位置期望变化量。
同时，可在所述足间水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量的基础上乘以-0.5后作为左脚踝关节当前的水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量，并在所述足间水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量的基础上乘以0.5后作为右脚踝关节当前的水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量。
可在所述足间水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量的基础上乘以-0.5后作为左脚踝关节当前的水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量，并在所述足间水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量的基础上乘以0.5后作为右脚踝关节当前的水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量。
子步骤S245，基于双足踝关节当前的纵向位置期望变化量，对双足迈步规划数据包括的双足踝关节的关节纵向规划位置进行位置叠加调整，得到期望关节位置包括的关节纵向期望位置。
在本实施例中，所述机器人控制设备10可通过将左脚踝关节当前的纵向位置期望变化量，与左脚踝关节的关节纵向规划位置进行位置叠加调整，得到该左脚踝关节的关节纵向期望位置，并可通过将右脚踝关节当前的纵向位置期望变化量，与右脚踝关节的关节纵向规划位置进行位置叠加调整，得到该右脚踝关节的关节纵向期望位置。
子步骤S246，基于双足踝关节当前的水平位置期望变化量，对双足迈步规划数据包括的双足踝关节的关节水平规划位置进行位置叠加调整，得到期望关节位置包括的关节水平期望位置。
在本实施例中，所述机器人控制设备10可通过将左脚踝关节当前的水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量，与左脚踝关节的关节水平规划位置在X轴上的位置分量进行位置叠加调整，得到该左脚踝关节的关节水平期望位置在X轴上的位置分量，并可通过将左脚踝关节当前的水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量，与左脚踝关节的关节水平规划位置在Y轴上的位置分量进行位置叠加调整，得到该左脚踝关节的关节水平期望位置在Y轴上的位置分量。
同时，所述机器人控制设备10也可通过将右脚踝关节当前的水平位置期望变化量在X轴上的变化量分量，与右脚踝关节的关节水平规划位置在X轴上的位置分量进行位置叠加调整，得到该右脚踝关节的关节水平期望位置在X轴上的位置分量，并可通过将右脚踝关节当前的水平位置期望变化量在Y轴上的变化量分量，与右脚踝关节的关节水平规划位置在Y轴上的位置分量进行位置叠加调整，得到该右脚踝关节的关节水平期望位置在Y轴上的位置分量。
由此，本申请可通过执行上述子步骤S241～子步骤S246，从足部位置维度层面对双足机器人进行柔顺控制，从而精准确定所述双足机器人当前涉及实际运动状况的用于适配实际地面状况的双足踝关节的期望关节位置，以确保所述双足机器人的机器人脚掌位置在对应双足踝关节维持期望关节位置的情况下能够与实际地面状况实质匹配，提升双足机器人的行走稳定性及地形适应力。
步骤S250，按照双足踝关节的期望关节姿态角及期望关节位置控制双足机器人进行迈步运动。
在本实施例中，所述机器人控制设备10在计算出能够维持机器人脚掌位姿与实际地面状况实质匹配的期望关节姿态角及期望关节位置后，可相应地控制所述双足机器人包括的各个关节结构相互配合，促使所述双足机器人的双足踝关节表现出所述期望关节姿态角和所述期望关节位置，从而有效降低所述双足机器人在单足支撑期的落足冲击力，并有效降低所述双足机器人在双足支撑期的足间内力，以提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。
由此，本申请可通过执行上述步骤S210～步骤S250，在双足机器人的步行过程中根据双足机器人的实际运动状况在足部位置维度层面和足部姿态维度层面对双足机器人的足部期望位姿状况进行全方位柔顺控制，使双足机器人的足部期望位姿状况(包括足部期望位置和足部期望姿态)与实际地面状况实质匹配，从而通过足部期望位姿状况有效降低双足机器人在单足支撑期的落足冲击力，以及该双足机器人在双足支撑期的足间内力，以提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。
在本申请中，为确保所述机器人控制设备10能够通过所述机器人迈步控制装置100执行上述机器人迈步控制方法，本申请通过对所述机器人迈步控制装置100进行功能模块划分的方式实现前述功能。下面对本申请提供的机器人迈步控制装置100的具体组成进行相应描述。
请参照图10，图10是本申请实施例提供的机器人迈步控制装置100的组成示意图。在本申请实施例中，所述机器人迈步控制装置100可以包括迈步数据获取模块110、双足支撑计算模块120、双足姿态计算模块130、双足位置计算模块140及迈步运动控制模块150。
迈步数据获取模块110，用于获取双足机器人当前的质心移动规划数据、双足迈步规划数据以及零力矩点规划数据，以及双足机器人当前的实际足部支撑状态、质心实际移动数据、双足实际位置数据和双足实际受力数据。
双足支撑计算模块120，用于根据所述零力矩点规划数据以及所述双足实际位置数据，计算所述双足机器人当前的双足期望支撑力。
双足姿态计算模块130，用于根据所述双足期望支撑力、所述质心移动规划数据、所述质心实际移动数据以及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角。
双足位置计算模块140，用于根据所述双足迈步规划数据、所述双足期望支撑力及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足踝关节当前的与所述实际足部支撑状态匹配的期望关节位置。
迈步运动控制模块150，用于按照所述双足踝关节的期望关节姿态角及期望关节位置控制所述双足机器人进行迈步运动。
需要说明的是，本申请实施例所提供的机器人迈步控制装置100，其基本原理及产生的技术效果与前述的机器人迈步控制方法相同。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的针对机器人迈步控制方法的描述内容。
此外，本申请实施例还可以提供一种存储介质，以通过该存储介质对本申请的上述技术方案采用软件产品形式表现出的计算机程序进行存储。其中，该计算机程序可以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)执行本申请各个实施例所对应的机器人迈步控制方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，在本申请提供的机器人迈步控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质中，本申请根据双足机器人当前的零力矩点规划数据以及双足实际位置数据，确定对应的双足期望支撑力，而后根据双足期望支撑力和该双足机器人当前的质心移动规划数据、质心实际移动数据及双足实际受力数据，基于柔顺控制算法确定双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角，接着将根据该双足机器人当前的双足迈步规划数据、双足期望支撑力及双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算双足踝关节当前的与实际足部支撑状态匹配的期望关节位置，进而按照双足踝关节的期望关节位姿状况驱动双足机器人进行迈步运动，从而得以根据双足机器人的实际运动状况对足部期望位姿状况进行全方位柔顺控制，使足部期望位置和足部期望姿态均与实际地面状况实质匹配，以降低双足机器人在单足支撑期时的落足冲击力和在双足支撑期时的足间内力，提升双足机器人的行走稳定性和地形适应力。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应当以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机器人迈步控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取双足机器人当前的质心移动规划数据、双足迈步规划数据以及零力矩点规划数据，以及所述双足机器人当前的实际足部支撑状态、质心实际移动数据、双足实际位置数据和双足实际受力数据，其中所述质心移动规划数据用于表示预先规划好的质心移动规划轨迹在当前控制时刻所对应的质心数据，所述质心实际移动数据用于表示所述双足机器人的质心在当前控制时刻的质心数据；
根据所述零力矩点规划数据以及所述双足实际位置数据，计算所述双足机器人当前的双足期望支撑力；
根据所述双足期望支撑力、所述质心移动规划数据、所述质心实际移动数据以及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角；
根据所述双足迈步规划数据、所述双足期望支撑力及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足踝关节当前的与所述实际足部支撑状态匹配的期望关节位置；
按照所述双足踝关节的期望关节姿态角及期望关节位置控制所述双足机器人进行迈步运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述零力矩点规划数据以及所述双足实际位置数据，计算所述双足机器人当前的双足期望支撑力的步骤，包括：
根据所述零力矩点规划数据包括的零力矩点侧向规划位置、所述双足实际位置数据包括的所述双足机器人的两个足部各自的实际侧向位置，计算所述双足机器人的两个足部各自的重力分担系数，其中两个足部各自的重力分担系数之间的和值为1；
根据所述双足机器人的质量以及所述双足机器人的两个足部各自的重力分担系数，计算得到所述双足期望支撑力，其中所述双足期望支撑力包括所述双足机器人的左脚和右脚各自的期望支撑力，所述双足机器人的左脚的期望支撑力为所述左脚的重力分担系数与所述双足机器人的重力之间的积值，所述双足机器人的右脚的期望支撑力为所述右脚的重力分担系数与所述双足机器人的重力之间的积值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述双足期望支撑力、所述质心移动规划数据、所述质心实际移动数据以及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角的步骤，包括：
根据所述质心移动规划数据包括的质心水平移动规划位置及质心水平移动规划速度，计算所述双足机器人当前的捕获点规划水平位置；
根据所述质心实际移动数据包括的质心水平移动实际位置及质心水平移动实际速度，计算所述双足机器人当前的捕获点实际水平位置；
计算所述捕获点规划水平位置与所述捕获点实际水平位置之间的捕获点位置差异；
根据所述双足期望支撑力以及所述捕获点位置差异进行踝关节力矩运算，得到所述双足踝关节当前的期望关节力矩；
基于所述双足踝关节当前的期望关节力矩和所述双足实际受力数据包括的所述双足踝关节当前的实际关节力矩，调用所述双足踝关节所对应的涉及关节姿态角的第一弹性阻尼控制模型进行关节姿态角求解，得到所述双足踝关节当前的期望关节姿态角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一弹性阻尼控制模型的模型表达式如下所示：
其中，用于表示所述双足踝关节的任意一个足部踝关节当前的期望角速度，R用于表示所述足部踝关节当前的期望关节姿态角，Td用于表示所述足部踝关节当前的期望关节力矩，Tm用于表示所述足部踝关节当前的实际关节力矩，KP1用于表示针对关节姿态的第一控制器阻尼参数向量，KS1用于表示针对关节姿态的第一控制器刚度参数向量，其中/>为R的一阶导数。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述双足迈步规划数据、所述双足期望支撑力及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足踝关节当前的与所述实际足部支撑状态匹配的期望关节位置的步骤，包括：
计算所述双足期望支撑力之间的足间支撑力差值，并计算所述双足实际受力数据包括的双足纵向实际受力数值之间的足间纵向受力差值，和所述双足实际受力数据包括的双足水平实际受力数值之间的足间水平受力差值；
基于所述足间支撑力差值以及所述足间纵向受力差值，调用与所述实际足部支撑状态匹配的涉及腿部纵向展开长度的第二弹性阻尼控制模型进行展开长度变化量求解，得到对应的展开长度期望变化量；
基于所述足间水平受力差值以及所述双足迈步规划数据包括的足间水平期望内力差，调用与所述实际足部支撑状态匹配的涉及足间水平位置差异的第三弹性阻尼控制模型进行位置变化量求解，得到对应的足间水平位置期望变化量；
根据所述展开长度期望变化量计算所述双足踝关节当前的纵向位置期望变化量，并根据所述足间水平位置期望变化量计算所述双足踝关节当前的水平位置期望变化量；
基于所述双足踝关节当前的纵向位置期望变化量，对所述双足迈步规划数据包括的双足踝关节的关节纵向规划位置进行位置叠加调整，得到所述期望关节位置包括的关节纵向期望位置；
基于所述双足踝关节当前的水平位置期望变化量，对所述双足迈步规划数据包括的双足踝关节的关节水平规划位置进行位置叠加调整，得到所述期望关节位置包括的关节水平期望位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二弹性阻尼控制模型的模型表达式如下所示：
其中，用于表示所述腿部纵向展开长度当前的展开长度期望变化速度，uZ用于表示所述腿部纵向展开长度当前的展开长度期望变化量，ΔFZ用于表示所述足间纵向受力差值，ΔFdZ用于表示所述足间支撑力差值，KP2用于表示针对腿部纵向展开长度的第二控制器阻尼参数向量，KS2用于表示针对腿部纵向展开长度的与所述实际足部支撑状态匹配的第二控制器刚度参数向量，其中/>为uZ的一阶导数，所述实际足部支撑状态为单足支撑状态时的第二控制器刚度参数向量大于所述实际足部支撑状态为双足支撑状态时的第二控制器刚度参数向量。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三弹性阻尼控制模型的模型表达式如下所示：
其中，用于表示所述足间水平位置差异当前的足间水平位置期望变化速度，uL用于表示所述足间水平位置差异当前的足间水平位置期望变化量，ΔFL用于表示所述足间水平受力差值，ΔFdL用于表示所述足间水平期望内力差，KP3用于表示针对足间水平位置差异的第三控制器阻尼参数向量，KS3用于表示针对足间水平位置差异的与所述实际足部支撑状态匹配的第三控制器刚度参数向量，其中/>为uL的一阶导数，所述实际足部支撑状态为单足支撑状态时的第三控制器刚度参数向量大于所述实际足部支撑状态为双足支撑状态时的第三控制器刚度参数向量。
8.一种机器人迈步控制装置，其特征在于，所述装置包括：
迈步数据获取模块，用于获取双足机器人当前的质心移动规划数据、双足迈步规划数据以及零力矩点规划数据，以及所述双足机器人当前的实际足部支撑状态、质心实际移动数据、双足实际位置数据和双足实际受力数据，其中所述质心移动规划数据用于表示预先规划好的质心移动规划轨迹在当前控制时刻所对应的质心数据，所述质心实际移动数据用于表示所述双足机器人的质心在当前控制时刻的质心数据；
双足支撑计算模块，用于根据所述零力矩点规划数据以及所述双足实际位置数据，计算所述双足机器人当前的双足期望支撑力；
双足姿态计算模块，用于根据所述双足期望支撑力、所述质心移动规划数据、所述质心实际移动数据以及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足机器人的双足踝关节当前的期望关节姿态角；
双足位置计算模块，用于根据所述双足迈步规划数据、所述双足期望支撑力及所述双足实际受力数据，基于柔顺控制算法计算所述双足踝关节当前的与所述实际足部支撑状态匹配的期望关节位置；
迈步运动控制模块，用于按照所述双足踝关节的期望关节姿态角及期望关节位置控制所述双足机器人进行迈步运动。
9.一种机器人控制设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序，实现权利要求1-7中任意一项所述的机器人迈步控制方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-7中任意一项所述的机器人迈步控制方法。
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