CN115480561A - 运动状态的控制方法、装置、轮腿式机器人及存储介质 - Google Patents

运动状态的控制方法、装置、轮腿式机器人及存储介质 Download PDF

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CN115480561A CN202110604985.9A CN202110604985A CN115480561A CN 115480561 A CN115480561 A CN 115480561A CN 202110604985 A CN202110604985 A CN 202110604985A CN 115480561 A CN115480561 A CN 115480561A
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Abstract

本申请公开了一种运动状态的控制方法、装置、轮腿式机器人及存储介质，涉及机器人控制领域。该方法包括：获取轨迹规划信息；基于轨迹规划信息确定参考运动状态数据；基于参考运动状态数据确定对轮腿式机器人进行控制的力矩；以力矩控制轮腿式机器人沿目标运动轨迹运动。在获取轮腿式机器人的轨迹规划信息后，根据轨迹规划信息首先确定轮腿式机器人以符合轨迹规划信息运动时的参考运动状态数据，从而在参考运动状态数据的基础上确定对轮腿式机器人进行控制的力矩并控制轮腿式机器人按照轨迹规划信息规划的目标运动轨迹运动，从而提高了控制轮腿式机器人沿轨迹运动的灵活性，避免对轮腿式机器人的控制受到平衡因素的局限。

Description

运动状态的控制方法、装置、轮腿式机器人及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及机器人控制领域，特别涉及一种运动状态的控制方法、装置、轮腿式机器人及存储介质。
背景技术
轮式机器人是一种通过轮结构对机器人主体进行运动控制的机器人结构，由于轮式机器人与地面的接触点仅包括车轮与地面的接触点，在轮式结构排布本身不稳定的情况下，存在平衡控制的问题；腿式机器人是一种通过腿部结构敌对机器人主体进行运动控制的机器人结构，具有较强的地形适应能力。
轮腿式机器人是一种通过腿部结构对机器人主体进行运动控制的机器人结构，轮腿式机器人结合了轮式机器人和腿式机器人的优点，具备轮式机器人的高效率，又继承了腿式机器人的强地形适应能力，可以克服不平坦的地形和障碍物。
相关技术中，由于在控制轮腿式机器人运动的同时还需要兼顾轮腿式机器人的平衡性，通常是将轮式机器人应用于短距离直线运动场景下，而针对一些复杂的路线，如：S曲线、转圈等路线，实现难度较大，轮式机器人的应用场景较为限缩。
发明内容
本申请实施例提供了一种运动状态的控制方法、装置、轮腿式机器人及存储介质，能够提高对轮腿式机器人的控制稳定性和场景广泛性。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种运动状态的控制方法，应用于轮腿式机器人中，所述方法包括：
获取轨迹规划信息，所述轨迹规划信息用于表示所述轮腿式机器人的目标运动轨迹；
基于所述轨迹规划信息确定参考运动状态数据，所述参考运动状态数据用于表示所述轮腿式机器人以所述目标运动轨迹运动时的运动状态；
基于所述参考运动状态数据确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩；
基于所述轨迹规划信息对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整；
以调整后的腿部结构以及所述力矩控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动。
另一方面，提供了一种运动状态的控制装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取轨迹规划信息，所述轨迹规划信息用于表示所述轮腿式机器人的目标运动轨迹；
确定模块，用于基于所述轨迹规划信息确定参考运动状态数据，所述参考运动状态数据用于表示所述轮腿式机器人以所述目标运动轨迹运动时的运动状态；
所述确定模块，还用于基于所述参考运动状态数据确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩；
控制模块，用于基于所述轨迹规划信息对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整；
所述控制模块，还用于以调整后的腿部结构以及所述力矩控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动。
另一方面，提供了一种轮腿式机器人，所述轮腿式机器人包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述本申请实施例中任一所述的运动状态的控制方法。
另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上述本申请实施例中任一所述的运动状态的控制方法。
另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例中任一所述的运动状态的控制方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在获取轮腿式机器人的轨迹规划信息后，根据轨迹规划信息首先确定轮腿式机器人以符合轨迹规划信息运动时的参考运动状态数据，从而在参考运动状态数据的基础上确定对轮腿式机器人进行控制的力矩并控制轮腿式机器人按照轨迹规划信息规划的目标运动轨迹运动，以及通过腿部结构的调整配合轮腿式机器人在运动过程中的运动情况，从而提高了控制轮腿式机器人沿轨迹运动的灵活性。
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他的附图。
图1是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人的结构示意图；
图2是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人在不同高度下的表现示意图；
图3是本申请一个示例性实施例提供的两组腿部结构处于不同高度的示意图；
图4是本申请一个示例性实施例提供的以轮腿式机器人横截面模拟推导关节角度信息的示意图；
图5是本申请一个示例性实施例提供的三个空间角度的示意图；
图6是本申请一个示例性实施例提供的pitch方向平衡控制示意图；
图7是本申请一个示例性实施例提供的roll方向平衡控制示意图；
图8是本申请一个示例性实施例提供的yaw方向平衡控制示意图；
图9是本申请一个示例性实施例提供的运动状态的控制方法的流程图；
图10是基于图9示出的实施例提供的轨迹规划信息的示意图；
图11是本申请另一个示例性实施例提供的运动状态的控制方法的流程图；
图12是本申请另一个示例性实施例提供的运动状态的控制方法的流程图；
图13是基于图12示出的实施例提供的轮腿变化量确定方式示意图；
图14是本申请一个示例性实施例提供的整体方案示意图；
图15是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人进行S曲线运动的示意图；
图16是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人在S型转弯过程中的线速度曲线图和偏航角速度曲线图；
图17是本申请一个示例性实施例提供的运动状态的控制装置的结构框图；
图18是本申请一个示例性实施例提供的终端的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
首先，对本申请实施例中所涉及的术语给出说明：
轮腿式机器人(Wheel-legged robot)：轮腿式机器人是一种通过轮腿结构对机器人主体进行运动控制的机器人结构，结合了轮式机器人和腿式机器人的优点，具备轮式机器人的高效率，又继承了腿式机器人的强地形适应能力，可以克服不平坦的地形和障碍物。由于轮腿式机器人与地面的接触点仅包括车轮与地面的接触点，在轮式结构排布本身不稳定的情况下，存在平衡控制的问题。
在本申请的本实施例中，以轮腿式机器人实现为轮式双足机器人为例进行说明，也即，该轮式双足机器人中包括两个用于行动的车轮，两个车轮分别与腿部结构连接，并由腿部结构与机器人主体连接，从而由两个车轮带动机器人主体完成运动控制。但应当理解，本申请中的轮腿式机器人并不局限于上述结构。凡是轮腿式机器人应当被理解为任何包含轮式结构的机器人。
示意性的，图1是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人的结构示意图，如图1所示，该轮腿式机器人100包括主体部分110和轮腿部分120；
其中，主体部分110与轮腿部分120连接，轮腿部分120中包括2个车轮121，和用于连接车轮121和主体部分110的腿部结构122，如图1所示，在该轮腿式机器人100中共包括4个腿部结构122，该4个腿部结构122中的2个腿部结构122分别与一个车轮121连接，示意性的，存在腿部结构A、腿部结构B、腿部结构C和腿部结构D，则腿部结构A、腿部结构B与第一个车轮连接，腿部结构C、腿部结构D与第二个车轮连接。其中，腿部结构A、腿部结构B与第一个车轮，以及腿部结构C、腿部结构D与第二个车轮构成了轮腿式机器人的两腿平面并联结构。并联型腿有五个转动关节，分别在横向和垂直方向上有两个平移自由度。与串行机构相比，该并联机构具有结构紧凑、刚度高、承载能力强的特点。因此，机器人可以跳得更高，灵活地克服障碍。
可选地，腿部结构122中包括小腿段1221和大腿段1222，小腿段1221和大腿段1222之间通过转动关节连接，小腿段1221与车轮121之间也通过转动关节连接。
主体部分110中分别对应4个腿部结构122设置有4组电机，该四组电机用于控制腿部结构122的弯曲和伸直，在一些实施例中，腿部结构122与主体部分110连接的一段通过转动关节相连，示意性的，如图1所示，则当电机驱动转动关节进行顺时针转动时，即为控制腿部结构122趋向弯曲变化；而当电机驱动转动关节进行逆时针转动时，即为控制腿部结构122趋向伸直变化。(其中，2组腿部结构122通过转动关节进行驱动的方式相同或者不同)。也即顺逆时针转动方式与弯曲伸直控制模式之间的关系相同或者不同。
其中，腿部结构122的弯曲和伸直(即小腿段1221和大腿段1222之间的相对位置关系)用于控制轮腿式机器人100的高度，也即，当腿部结构122趋向弯曲变化时，轮腿式机器人100的高度降低，而当腿部结构122趋向伸直变化时，轮腿式机器人100的高度升高。示意性的，请参考图2，图1所示出的腿部结构122为弯曲程度较大的情况，在该情况下，轮腿式机器人100的高度较低，而在图2中，腿部结构122的弯曲程度相较图1的腿部结构122较小，在该弯曲程度下，轮腿式机器人100的高度较高。在一些实施例中，4组电机的控制输入是独立的，示意性的，与第一车轮对应的腿部结构相连的为第一电机和第二电机，与第二车轮对应的腿部结构相连的为第三电机和第四电机，则，根据第一电机和第二电机的控制，第一车轮对应的腿部结构122为第一长度，根据第三电机和第四电机的控制，对第二车轮对应的腿部结构122为第二长度。示意性的，图3是本申请一个示例性实施例提供的两组腿部结构处于不同高度的示意图，如图3所示，第一车轮1211抬起，而第二车轮1212落于地面。
车轮121为主动轮，也即，车轮121也连接有电机，车轮121通过电机驱动后能够实现主动转动，从而实现对轮腿式机器人100的运动状态控制，如：控制轮腿式机器人前进、控制轮腿式机器人后退、控制轮腿式机器人转弯，或者控制轮腿式机器人静止站定。
在一些实施例中，对两个车轮121的控制是独立的，也即，对两个车轮121施加的力矩可以相同或者不同。
基于轮腿式机器人100中主体部分110和轮腿部分120的结构，可以将该轮腿式机器人100近似为一个小车倒立摆的结构。
本申请实施例中，对腿部结构进行控制的电机是基于输入的关节角度信息对腿部结构的弯曲角度进行控制信号输出的，可选地，关节角度信息是基于腿部结构所连接的车轮的位置坐标确定的。
示意性的，请参考图4，其示出了以轮腿式机器人横截面模拟推导关节角度信息的示意图，如图4所示，对应轮腿式机器人的横截面构建XZ坐标系，其中，原点位于点x1和点x5中点，以x1和x5之间的距离为l0为例，则x1坐标为(0.5l0，0)，x5坐标为(-0.5l0，0)。已知车轮400的坐标为(x3，z3)，目的为计算关节角度信息，包括关节角410、关节角420、关节角430、关节角440。
由于车轮400的坐标已知，且x1和x5已知，故，可计算得到线段l5和线段l6的长度，示意性的，计算公式如下公式一和公式二所示：
公式一：
Figure BDA0003094004070000061
公式二：
Figure BDA0003094004070000062
由于轮腿的长度l1和l2已知，故根据余弦定理能够得到关节角410，以θ11表示，则计算公式如下公式三所示：
公式三：
Figure BDA0003094004070000063
同理可得关节角420、关节角430以及关节角440。
基于计算得到的关节角输入电机，即可通过电机控制腿部结构转动至相应的关节角，从而控制车轮到达指定位置(x3，z3)。
在轮腿式机器人的平衡反馈控制中，本申请实施例中主要通过三个空间角度进行平衡：俯仰角pitch、偏航角yaw以及横滚角roll。
示意性的，图5是本申请一个示例性实施例提供的三个空间角度的示意图，如图5所示，针对轮腿式机器人500建立三维控件的右手笛卡尔坐标系510，其中，x轴为沿轮腿式机器人500前进方向的坐标轴，对应横滚角roll，y轴为沿轮腿式机器人500双轮连接方向的坐标轴，对应俯仰角pitch，z轴为竖直向上方向的坐标轴对应偏航角yaw。
针对三个空间角度方向的平衡控制分别进行说明：
pitch方向的平衡控制：
pitch方向的角度表示轮腿式机器人在前进方向上的摆动幅度，也即，pitch方向的角度表示轮腿式机器人在车轮转动的控制方向上前后摇摆的角度，是由于每个车轮与运动面之间仅存在单接触点，且轮腿式机器人的车轮横向排列产生的。pitch方向上的控制由多闭环比例-积分-微分(PID)控制器组成。其中，将轮腿式机器人投影至二维平面上，形成二维平面简化模型，X表示车轮中心在二维平面简化模型中横向移动的距离，理想状态下，X等于轮子转动的角度与轮子的半径的乘积。
Figure BDA0003094004070000071
表示车轮中心的移动速度，
Figure BDA0003094004070000072
表示车轮中心移动的参考速度，θ表示轮腿式机器人的俯仰角，
Figure BDA0003094004070000073
表示轮腿式机器人的俯仰角速度，θref表示轮腿式机器人的俯仰角参考值，
Figure BDA0003094004070000074
表示轮腿式机器人的俯仰角速度参考值，τ表示输入轮腿式机器人的车轮电机的力矩。其中，θ、
Figure BDA0003094004070000075
和
Figure BDA0003094004070000076
由传感器采集得到。
示意性的，请参考图6，首先获取车轮中心移动的参考速度
Figure BDA0003094004070000077
也即车轮根据运动预期需要达到的速度，以及通过传感器采集得到车轮中心的移动速度
Figure BDA0003094004070000078
将参考速度与移动速度相减后，输入PID控制器610，通过PID控制器输出得到θref，将θref与θ相减后，得到俯仰角差值，也即当前俯仰角与参考俯仰角之间的差值，将俯仰角差值输入PID控制器620，得到
Figure BDA0003094004070000079
将
Figure BDA00030940040700000710
与
Figure BDA00030940040700000711
相减的结果输入PID控制器630，输出τ对轮腿式机器人的车轮进行平衡控制。
roll方向的平衡控制：
可选地，roll方向的角度表示轮腿式机器人在两腿长度不一致，或者两腿所处高度不一致而导致的横向摆动幅度，则向PID控制器输入理想角度，并根据当前的roll角度与理想角度之差对轮腿式机器人的腿长进行控制，从而保持轮腿式机器人的两腿支撑轮腿式机器人主体部分达到的高度一致。通常，理想角度为0，根据PID控制器计算在当前roll角度下，需要变化的腿长，并根据需要变化的腿长计算关节角度变化量，从而对腿部结构的关节角度进行控制。
示意性的，请参考图7，将理想角度
Figure BDA0003094004070000081
与roll角度
Figure BDA0003094004070000082
之差输入PID控制器710，输出腿长变化，从而基于腿长变化确定关节角度的变化量，并向控制腿部结构的电机输入该关节角度的变化量以对关节角度进行控制。
yaw方向的平衡控制：
yaw方向的角度表示轮腿式机器人在旋转过程中产生的角度，本实施例中，用φ表示轮腿式机器人的偏航角，
Figure BDA0003094004070000083
表示轮腿式机器人的偏航角速度，φref表示轮腿式机器人的偏航角参考值，
Figure BDA0003094004070000084
表示轮腿式机器人的偏航角速度参考值。示意性的，请参考图8，将
Figure BDA0003094004070000085
和
Figure BDA0003094004070000086
之差输入PID控制器810，输出得到力矩增量Δτ，将力矩增量作用于车轮电机，从而对轮腿式机器人的yaw方向角度进行改变。
结合上述内容，对本申请实施例提供的运动状态的控制方法进行介绍，图9是本申请一个实施例提供的运动状态的控制方法的流程图，该方法可以实现在轮腿式机器人的微型处理器中。如图9所示，该方法包括：
步骤901，获取轨迹规划信息，轨迹规划信息用于表示轮腿式机器人的目标运动轨迹。
在一些实施例中，轨迹规划信息为预先设定好的信息；或者，轨迹规划信息为轮腿式机器人实时采集道路信息后生成的。
示意性的，当轨迹规划信息为预先设定好的信息时，则根据道路信息设定轮腿式机器人的轨迹，并将轨迹输入轮腿式机器人的存储器中生成轨迹规划信息，轮腿式机器人根据轨迹规划信息按照已经设定好的轨迹进行运动；当轨迹规划信息为轮腿式机器人实时采集道路信息生成的时，轮腿式机器人中包括道路扫描设备，示意性的，轮腿式机器人中包括摄像头，用于对道路进行图像采集，根据采集到的图像进行道路规划。
示意性的，如图10所示，以轨迹规划信息为预先设定好的信息为例进行说明，图10示出了轮式机器人1010的轨迹规划，在场景中包括障碍物，根据绕行障碍物的规划方式，设定轮腿式机器人1010绕障碍物呈S曲线运动的路径1020，则路径1020的信息即为轮腿式机器人1010的轨迹规划信息。
步骤902，基于轨迹规划信息确定参考运动状态数据，参考运动状态数据用于表示轮腿式机器人以目标运动轨迹运动时的运动状态。
在一些实施例中，参考运动状态数据用于表示轮腿式机器人在以符合目标运动轨迹的方式运动时，运动状态需要达到的要求，也即，在确定参考运动状态数据后，轮腿式机器人需要以参考运动状态数据为目标对当前运动状态进行调整。
在一些实施例中，参考运动状态数据包括参考速度信息、参考偏航角信息、参考运动曲率半径信息等。
在一些实施例中，参考运动状态数据为根据轨迹规划信息计算得到的，或者，参考运动状态数据为根据轨迹规划信息预先存储的，也即，在设定轮腿式机器人的运动轨迹时，针对在运动轨迹上指定位置处的运动状态数据进行预先设定，得到指定位置处对应的参考运动状态数据，并将参考运动状态数据与轨迹规划信息对应存储。从而，当轮腿式机器人运动至指定位置处时，即可从已存储的数据中获取参考运动状态数据。
示意性的，参考运动状态数据的获取方式包括如下方式中的至少一种：
第一，接收遥控器的控制操作，根据遥控器的控制操作确定参考运动状态数据。
其中，遥控器可以对轮腿式机器人的运动速度、运动方向、运动模式等进行控制，根据遥控器的控制操作确定轮腿式机器人的运动状态变化，从而确定参考运动状态数据。
第二，读取数据文件，从数据文件中获取当前轮腿式机器人的参考运动状态数据。
也即，轮腿式机器人在不同位置处的参考运动状态数据为预先设定并存储在数据文件中的，根据当前轮腿式机器人所处的位置确定对应的参考运动状态数据。
第三，采集轮腿式机器人的视觉信息，基于视觉信息生成参考运动状态数据。
也即，轮腿式机器人上设置有摄像头，通过摄像头采集轮腿式机器人在规划轨迹上的道路信息，并根据道路信息计算得到下一步运动的参考运动状态数据。
值得注意的是，上述获取参考运动状态数据的方式仅为示意性的举例，本申请实施例对参考运动状态数据的获取方式不加以限定。
步骤903，基于参考运动状态数据确定对轮腿式机器人进行控制的力矩。
在一些实施例中，参考运动状态数据中包括参考速度信息，则获取轮腿式机器人的俯仰角度(pitch)信息，该俯仰角度信息表示轮腿式机器人在前进后退方向上的角度，也即轮腿式机器人在车轮控制作用下向前进方向俯或者向后退方向仰的角度。基于参考速度信息和俯仰角度信息确定对轮腿式机器人进行控制的平衡控制力矩，平衡控制力矩是指用于保持轮腿式机器人处于平衡状态的力矩，从而基于平衡控制力矩确定对轮腿式机器人进行控制的力矩。其中，平衡状态是指轮腿式机器人在俯仰角方向上保持平衡的状态，也即，在平衡状态下，轮腿式机器人不存在向前或者向后倾倒的趋势。其中，在轮腿式机器人保持静止时，平衡状态是指轮腿式机器人保持稳定不动，无向前或向后倾倒趋势的状态；在轮腿式机器人进行运动时，平衡状态是指轮腿式机器人跟随车轮转动而平衡移动的状态，其中，轮腿式机器人的主体部分由轮腿部分支撑保持竖直状态，且不存在向前或向后倾倒的趋势。
在一些实施例中，当控制轮腿式机器人在直线上行进时，直接将平衡控制力矩输入车轮控制电机，控制车轮转动，从而控制轮腿式机器人的运动；在另一个实施例中，当控制轮腿式机器人在曲线轨迹上行进时，对轮腿式机器人双轮分别对应的电机施加的力矩不同，从而实现一个车轮行驶速度快，另一个车轮行驶速度慢，从而实现轮腿式机器人的曲线行进，其中，根据曲线轨迹确定参考偏航角信息后，基于参考偏航角信息确定向不同车轮对应的电机施加的增量力矩。
步骤904，基于轨迹规划信息对轮腿式机器人的腿部结构进行调整。
在一些实施例中，根据轨迹规划信息对轮腿式机器人的双轮腿弯曲程度进行调整，轮腿式机器人的轮腿弯曲程度与轮腿长度相关。可选地，轮腿式机器人的轮腿弯曲程度越大，轮腿长度对应越短。
本实施例中，轮腿式机器人在沿轨迹规划信息运动时，需要通过腿部结构进行相应的配合，示意性的，当轮腿式机器人沿S曲线转弯时，轮腿式机器人需要通过控制双轮腿长度不同，以配合S曲线转弯过程中的离心力作用；当轮腿式机器人沿直线运动时，轮腿式机器人需要通过控制双轮腿长度一致以保持轮腿式机器人的横向平衡运动。
步骤905，以调整后的腿部结构以及力矩控制轮腿式机器人沿目标运动轨迹运动。
在一些实施例中，轮腿式机器人包括第一车轮和第二车轮，其中，第一车轮和第二车轮分别设置在轮腿式机器人的两侧，第一车轮通过第一车轮电机驱动控制，第二车轮通过第二车轮电机驱动控制，上述确定对轮腿式机器人进行控制的力矩时，确定对第一车轮电机进行驱动的第一力矩，以及对第二车轮电机进行驱动的第二力矩。
将第一力矩输入第一车轮电机，通过第一车轮电机驱动第一车轮转动；将第二力矩输入第二车轮电机，通过第二车轮电机驱动第二车轮转动。从而根据第一车轮的转动和第二车轮的转动带动轮腿式机器人沿目标运动轨迹运动。
综上所述，本申请实施例提供的方法，在获取轮腿式机器人的轨迹规划信息后，根据轨迹规划信息首先确定轮腿式机器人以符合轨迹规划信息运动时的参考运动状态数据，从而在参考运动状态数据的基础上确定对轮腿式机器人进行控制的力矩并控制轮腿式机器人按照轨迹规划信息规划的目标运动轨迹运动，以及通过腿部结构的调整配合轮腿式机器人在运动过程中的运动情况，从而提高了控制轮腿式机器人沿轨迹运动的灵活性。
在一些实施例中，参考运动状态数据中还包括参考偏航角信息，用于控制轮腿式机器人转弯，图11是本申请一个实施例提供的运动状态的控制方法的流程图，该方法可以实现在轮腿式机器人的微型处理器中。如图11所示，该方法包括：
步骤1101，获取轨迹规划信息，轨迹规划信息用于表示轮腿式机器人的目标运动轨迹。
在一些实施例中，轨迹规划信息为预先设定好的信息；或者，轨迹规划信息为轮腿式机器人实时采集道路信息后生成的。
步骤1102，基于轨迹规划信息确定参考运动状态数据，参考运动状态数据用于表示轮腿式机器人以目标运动轨迹运动时的运动状态。
在一些实施例中，参考运动状态数据用于表示轮腿式机器人在以符合目标运动轨迹的方式运动时，运动状态需要达到的要求，也即，在确定参考运动状态数据后，轮腿式机器人需要以参考运动状态数据为目标对当前运动状态进行调整。
在一些实施例中，参考运动状态数据包括参考速度信息、参考偏航角信息、参考运动曲率半径信息等。
步骤1103，获取轮腿式机器人的俯仰角度信息。
可选地，通过惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)采集得到轮腿式机器人的俯仰角度信息。
俯仰角度信息表示轮腿式机器人在前进后退方向上的角度。
步骤1104，基于参考速度信息和俯仰角度信息确定对轮腿式机器人进行控制的平衡控制力矩。
在一些实施例中，通过上述pitch方向的平衡控制结合参考速度信息和俯仰角度信息确定对轮腿式机器人进行控制的平衡控制力矩。也即，获取车轮中心移动的参考速度信息，以及通过传感器采集得到车轮中心的移动速度
Figure BDA0003094004070000121
将参考速度与移动速度相减后，输入PID控制器输出得到俯仰角度参考信息，将俯仰角度参考信息与俯仰角度信息相减后，得到俯仰角差值，也即当前俯仰角与参考俯仰角之间的差值，将俯仰角差值输入PID控制器，得到俯仰角速度参考信息，将俯仰角速度参考信息与俯仰角速度相减的结果输入PID控制器，输出对轮腿式机器人进行控制的平衡控制力矩。
步骤1105，获取轮腿式机器人的偏航角信息。
在一些实施例中，通过惯性传感器采集得到轮腿式机器人的偏航角信息。偏航角信息表示轮腿式机器人在围绕竖直旋转轴方向上的角度信息。
步骤1106，基于参考偏航角信息和偏航角信息确定对轮腿式机器人进行控制的增量力矩。
增量力矩是指用于控制轮腿式机器人旋转的力矩。
在一些实施例中，参考偏航角信息中包括参考偏航角和参考偏航角速度。
在一些实施例中，通过上述yaw方向的平衡控制确定对轮腿式机器人进行控制的增量力矩。示意性的，将偏航角速度参考值和偏航角速度之差输入PID控制器，输出得到力矩增量Δτ。
步骤1107，将平衡力矩与增量力矩结合，得到对轮腿式机器人进行控制的力矩。
在一些实施例中，轮腿式机器人包括第一车轮和第二车轮，则基于轨迹规划信息通过第一运算方式将平衡力矩与增量力矩结合，得到对轮腿式机器人的第一车轮进行控制的第一力矩，以及基于轨迹规划信息通过第二运算方式将平衡力矩与增量力矩结合，得到对轮腿式机器人的第二车轮进行控制的第二力矩。
步骤1108，以力矩控制轮腿式机器人沿目标运动轨迹运动。
在一写实施例中，轮腿式机器人中包括车轮电机，车轮电机用于控制轮腿式机器人的车轮部分。
在一些实施例中，轮腿式机器人包括第一车轮和第二车轮，第一车轮由第一车轮电机控制驱动，第二车轮由第二车轮电机控制驱动，则将第一力矩输入第一车轮电机，通过第一车轮电机对第一车轮进行控制，将第二力矩输入第二车轮电机，通过第二车轮电机对第二车轮进行控制。
示意性的，当轨迹规划信息指示当前轮腿式机器人需要进行右转，则左侧车轮在等时长内需要运动的距离大于右侧车轮在等时长内需要运动的距离，则针对左侧车轮，将平衡力矩与增量力矩之和作为力矩输入做车轮电机，针对右侧车轮，将平衡力矩与增量力矩之差作为力矩输入右车轮电机。
综上所述，本申请实施例提供的方法，在获取轮腿式机器人的轨迹规划信息后，根据轨迹规划信息首先确定轮腿式机器人以符合轨迹规划信息运动时的参考运动状态数据，从而在参考运动状态数据的基础上确定对轮腿式机器人进行控制的力矩并控制轮腿式机器人按照轨迹规划信息规划的目标运动轨迹运动，以及通过腿部结构的调整配合轮腿式机器人在运动过程中的运动情况，从而提高了控制轮腿式机器人沿轨迹运动的灵活性。
本实施例提供的方法，针对S曲线等复杂轨迹路径，通过偏航角信息确定车轮的增量力矩，从而将增量力矩与平衡力矩结合对轮腿式机器人的车轮进行控制，在确保轮腿式机器人处于平衡状态的同时，控制轮腿式机器人转弯或者转圈，提高了对轮腿式机器人进行控制的多样性。
在一些实施例中，由于轮腿式机器人在转弯过程中存在惯性，可能会影响轮腿式机器人的稳定性，故设计一定的横滚角，减少转弯过程中惯性对轮腿式机器人稳定性的影响。图12是本申请另一个实施例提供的运动状态的控制方法的流程图，该方法可以实现在轮腿式机器人的微型处理器中。如图12所示，该方法包括：
步骤1201，获取轨迹规划信息，轨迹规划信息用于表示轮腿式机器人的目标运动轨迹。
在一些实施例中，轨迹规划信息为预先设定好的信息；或者，轨迹规划信息为轮腿式机器人实时采集道路信息后生成的。
步骤1202，基于轨迹规划信息确定机器人姿态数据，机器人姿态数据用于表示轮腿式机器人以目标运动轨迹运动时的结构姿态。
在一些实施例中，轮腿式机器人包括轮腿，轮腿用于连接车轮与车身，该机器人姿态数据中包括轮腿调整数据，也即，基于轨迹规划信息确定轮腿调整数据。
在一些实施例中，根据离心力原理对轮腿调整数据进行计算。在一些实施例中，当轮腿式机器人需要根据轨迹规划信息进行转弯运动时，由于惯性作用会产生一定的离心力，而当离心力较大时，易产生带动轮腿式机器人脱离目标运动轨迹的情况，故本申请实施例中，控制轮腿式机器人在转弯时产生一定方向的横滚角，从而减少离心力对轮腿式机器人的平衡影响。
在一些实施例中，根据轨迹规划信息首先确定轮腿式机器人需要产生横滚角大小，也即，在给定横滚角的基础上，确定轮腿式机器人的轮腿调整数据。
可选地，根据轨迹规划信息确定的横滚角大小为在预设横滚角范围内的数值，避免横滚角超出预设横滚角范围而导致过度控制产生的不平衡问题。
在一些实施例中，给定横滚角时需要控制两个车轮对应的轮腿一个伸长一个收缩，且收缩与伸展的变化量相同，示意性的，轮腿变化量如图13所示。轮腿式机器人1300在倾斜状态下的平面投影如图13所示，其中，在三角形ACD中，DC的长度为0.5l0，则轮腿变化长度AC的计算公式如下公式四所示：
公式四：
Figure BDA0003094004070000141
其中，Δl表示轮腿变化长度，
Figure BDA0003094004070000142
表示轮腿式机器人的参考横滚角大小。
在一些实施例中，当轮腿式机器人以S曲线运动时，由于车身产生横滚角倾斜，机器人在沿S曲线运动的同时产生了离心力，离心力的大小与水平的速度v相关，为了保持平衡需要倾斜车身，使重力产生一部分分量平衡离心力的大小，倾斜车身对应的横滚角大小
Figure BDA0003094004070000143
与水平速度v之间的关系如下公式五所示：
公式五：
Figure BDA0003094004070000144
其中，m表示轮腿式机器人的重量，R表示S曲线的转弯半径，其中，由于S曲线的曲率可能是变化的，S曲线可以被看成是无数个曲率不同的圆弧连接而成的不规则曲线，R表示S曲线上距离当前时刻车轮最近的圆弧对应的转弯半径。则根据轮腿式机器人产生的水平速度以及转弯半径能够计算得到对轮腿式机器人进行轮腿调整的轮腿调整数据，也即轮腿式机器人轮腿的变化量。
其中，轮腿式机器人轮腿的变化量分为如下两种情况：
第一种，轮腿式机器人产生的横滚角较小。
示意性的，轮腿式机器人产生的横滚角小于(或者等于)预设角度阈值。
当横滚角较小时，
Figure BDA0003094004070000151
则轮腿变化量的计算如下公式六所示：
公式六：
Figure BDA0003094004070000152
第二种，轮腿式机器人产生的横滚角较大。
示意性的，轮腿式机器人产生的横滚角大于(或者等于)预设角度阈值。
当横滚角较大时，则轮腿变化量的计算如下公式七和公式八所示：
公式七：
Figure BDA0003094004070000153
公式八：
Figure BDA0003094004070000154
步骤1203，基于机器人姿态数据对轮腿式机器人的腿部结构进行姿态调整。
在一些实施例中，机器人姿态数据中包括轮腿调整数据，也即轮腿变化量，以轮腿变化量为Δl为例，则根据当前S曲线的转弯方向，通过轮腿变化量将一条轮腿伸展，并将另一条轮腿缩短。
示意性的，当前S曲线中指示轮腿式机器人向右转，则轮腿式机器人产生向左侧的离心力，则根据轮腿变化量伸展左车轮对应的轮腿，并根据轮腿变化量缩短右车轮对应的轮腿。
在一些实施例中，根据轮腿变化量确定车轮在调整后的位置坐标，并根据调整后的位置坐标计算轮腿的关节角度，将关节角度输入控制轮腿的电机实现对轮腿的调整。
也即，轮腿式机器人中包括轮腿电机，轮腿电机用于对轮腿弯曲情况进行控制，基于轮腿调整数据确定轮腿的弯曲角度数据，将弯曲角度数据输入轮腿电机，通过轮腿电机对腿部结构进行弯曲控制。在一些实施例中，轮腿机器人的腿部结构包括小轮腿和大轮腿，其中，大轮腿与轮腿电机连接，弯曲角度数据用于表示大轮腿与主体部分之间的角度。也即，轮腿电机根据弯曲角度数据对大轮腿进行制，从而控制整个腿部结构的弯曲。
其中，根据轮腿调整数据确定弯曲角度数据的方式在上述关节角度信息计算过程中已进行了详细说明，此处不再赘述。
综上所述，本申请实施例提供的方法，在获取轮腿式机器人的轨迹规划信息后，根据轨迹规划信息首先确定轮腿式机器人以符合轨迹规划信息运动时的参考运动状态数据，从而在参考运动状态数据的基础上确定对轮腿式机器人进行控制的力矩并控制轮腿式机器人按照轨迹规划信息规划的目标运动轨迹运动，以及通过腿部结构的调整配合轮腿式机器人在运动过程中的运动情况，从而提高了控制轮腿式机器人沿轨迹运动的灵活性。
本实施例提供的方法，当轮腿式机器人在沿S曲线运动时，由于存在离心力会对轮腿式机器人的平衡产生影响，本实施例中，通过主动控制轮腿式机器人产生横滚角，减少了转弯过程中由于离心力而产生的不平衡问题。
示意性的，图14是本申请一个示例性实施例提供的整体方案示意图，如图14所示，该过程中包括：
步骤1401，获取规划轨迹。
规划轨迹是指轮腿式机器人运动的轨迹规划信息，轮腿式机器人沿轨迹规划信息所规划的目标运动轨迹运动。
步骤1402，计算参考速度信息。
参考速度信息是根据规划轨迹和/或控制信号确定的轮腿式机器人需要达到的运动速度。
步骤1403，根据pitch方向平衡反馈控制，计算车轮平衡力矩。
也即在保持轮腿式机器人平衡的条件下，确定对轮腿式机器人的车轮进行控制的平衡力矩。
步骤1404，计算参考yaw角度。
当轮腿式机器人需要沿S曲线运动时，根据S曲线的曲率半径确定轮腿式机器人的需要符合的yaw角度。
步骤1405，根据yaw方向反馈控制，计算车轮力矩增量。
步骤1406，将平衡力矩与力矩增量结合，得到力矩。
在一些实施例中，由于轮腿式机器人需要沿S曲线运动，则在相同时间内，一个车轮的运动距离需要大于另一个车轮的运动距离，则在计算得到车轮力矩增量后，将力矩增量与平衡力矩相加，得到一个车轮的控制力矩，将平衡力矩与力矩增量相减，得到另一个车轮的控制力矩。
步骤1407，将力矩发送至车轮电机，完成pitch平衡。
车轮通过车轮电机驱动控制，故，将计算得到的力矩发送至车轮电机，从而通过车轮电机驱动车轮转动，完成pitch平衡的同时能够实现S曲线转弯。
步骤1408，根据离心力模型，计算轮腿调整数据。
在一些实施例中，由于轮腿式机器人沿S曲线转弯的过程中会产生离心力，则根据离心力模型，基于S曲线的曲率半径以及轮腿式机器人的运动速度确定轮腿调整数据，对轮腿长度进行调整，从而通过轮腿式机器人的横滚角减少离心力的影响。
步骤1409，根据逆运动学计算关节角。
根据轮腿式机器人的各个轮腿长度等参数，基于轮腿调整数据确定关节角。
步骤1410，将关节角发送至轮腿电机，调整轮腿式机器人的姿态。
在一些实施例中，当轮腿式机器人的平衡性不稳定时，还可以通过降低轮腿式机器人的整体高度提高轮腿式机器人的平衡控制稳定性。
步骤1411，轮腿式机器人姿态改变。
步骤1412，本轮控制结束。
示意性的，如图15所示，当轮腿式机器人1510向左转时，左侧缩腿，产生向左的向心力，从而产生机器人左转的角速度。同理，轮腿式机器人向右边转时，为保持车身平衡，右侧缩腿，产生向右的向心力，从而产生机器人右转产生的角速度。
图16是图15所示的轮腿式机器人1510在S型转弯过程中的线速度曲线图和偏航角速度曲线图。如图16所示，线速度如曲线1610所示，偏航角速度如曲线1620所示。轮腿式机器人1510在第一、第三桩处逆时针旋转，在第二桩处顺时针旋转。然而，为了让机器人保持在想要的路径上，实验者经常调整遥控器。尽管平稳性不佳，但机器人在最大高度沿着所期望的路径保持稳定。
图17是本申请一个示例性实施例提供的运动状态的控制装置的结构框图，以该装置设置于轮腿式机器人中为例，如图17所示，该装置包括：
获取模块1710，用于获取轨迹规划信息，所述轨迹规划信息用于表示所述轮腿式机器人的目标运动轨迹；
确定模块1720，用于基于所述轨迹规划信息确定参考运动状态数据，所述参考运动状态数据用于表示所述轮腿式机器人以所述目标运动轨迹运动时的运动状态；
所述确定模块1720，还用于基于所述参考运动状态数据确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩；
控制模块1730，用于基于所述轨迹规划信息对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整；
控制模块1730，还用于以调整后的腿部结构以及所述力矩控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动。
在一个可选的实施例中，所述参考运动状态数据中包括参考速度信息；
所述获取模块1710，还用于获取所述轮腿式机器人的俯仰角度信息，所述俯仰角度信息表示所述轮腿式机器人在前进后退方向上的角度；
所述确定模块1720，还用于基于所述参考速度信息和所述俯仰角度信息确定对所述轮腿式机器人进行控制的平衡控制力矩，所述平衡控制力矩是指用于保持所述轮腿式机器人处于平衡状态的力矩；
所述确定模块1720，还用于基于所述平衡控制力矩确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩。
在一个可选的实施例中，所述参考运动状态数据中还包括参考偏航角信息；
所述获取模块1710，还用于获取所述轮腿式机器人的偏航角信息，所述偏航角信息表示所述轮腿式机器人在围绕竖直旋转轴方向上的角度信息；
所述确定模块1720，还用于基于所述参考偏航角信息和所述偏航角信息确定对所述轮腿式机器人进行控制的增量力矩，所述增量力矩是指用于控制所述轮腿式机器人旋转的力矩；
所述确定模块1720，还用于将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人进行控制的力矩。
在一个可选的实施例中，所述轮腿式机器人包括第一车轮和第二车轮；
所述确定模块1720，还用于基于所述轨迹规划信息通过第一运算方式将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人的所述第一车轮进行控制的第一力矩；
所述确定模块1720，还用于基于所述轨迹规划信息通过第二运算方式将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人的所述第二车轮进行控制的第二力矩。
在一个可选的实施例中，所述轮腿式机器人中包括车轮电机，所述车轮电机用于控制所述轮腿式机器人的车轮部分；
所述控制模块1730，还用于将所述力矩输入所述车轮电机；通过所述车轮电机输出与所述力矩对应的动力，控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动。
在一个可选的实施例中，所述确定模块1720，还用于基于所述轨迹规划信息确定机器人姿态数据，所述机器人姿态数据用于表示所述轮腿式机器人以所述目标运动轨迹运动时的结构姿态；
所述控制模块1730，还用于基于所述机器人姿态数据对所述轮腿式机器人的腿部结构进行姿态调整。
在一个可选的实施例中，所述确定模块1720，还用于基于所述轨迹规划信息确定轮腿调整数据；
所述控制模块1730，还用于基于所述轮腿调整数据对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整。
在一个可选的实施例中，所述轮腿式机器人包括轮腿电机，所述轮腿电机用于对所述轮腿弯曲情况进行控制，所述轮腿式机器人的腿部结构包括小轮腿和大轮腿，所述大轮腿与所述轮腿电机连接；
所述确定模块1720，还用于基于所述轮腿调整数据确定所述轮腿的弯曲角度数据，所述弯曲角度数据用于表示所述大轮腿与所述主体部分之间的角度；
所述控制模块1730，还用于将所述弯曲角度数据输入所述轮腿电机，通过所述轮腿电机对所述轮腿进行弯曲控制。
综上所述，本申请实施例提供的装置，在获取轮腿式机器人的轨迹规划信息后，根据轨迹规划信息首先确定轮腿式机器人以符合轨迹规划信息运动时的参考运动状态数据，从而在参考运动状态数据的基础上确定对轮腿式机器人进行控制的力矩并控制轮腿式机器人按照轨迹规划信息规划的目标运动轨迹运动，以及通过腿部结构的调整配合轮腿式机器人在运动过程中的运动情况，从而提高了控制轮腿式机器人沿轨迹运动的灵活性。
需要说明的是：上述实施例提供的运动状态控制装置，仅以上述各功能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模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的运动状态的控制装置，与运动状态的控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
图18示出了本申请一个示例性实施例提供的电子设备1800的结构框图。该电子设备1800可以是便携式移动终端，比如：智能手机、平板电脑、MP3播放器(Moving PictureExperts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3)、MP4(MovingPicture Experts Group Audio Layer IV，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、笔记本电脑或台式电脑。电子设备1800还可能被称为用户设备、便携式终端、膝上型终端、台式终端等其他名称。本申请实施例中，该电子设备1800实现为轮腿式机器人中的控制设备部分。
通常，电子设备1800包括有：处理器1801和存储器1802。
处理器1801可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器1801可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1801也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器1801可以集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器1801还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器1802可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器1802还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器1802中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器1801所执行以实现本申请中方法实施例提供的运动状态的控制方法。
在一些实施例中，电子设备1800还可选包括有：外围设备接口1803和至少一个外围设备。处理器1801、存储器1802和外围设备接口1803之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口1803相连。具体地，外围设备包括：射频电路1804、显示屏1805、摄像头组件1806、音频电路1807、定位组件1808和电源1809中的至少一种。
外围设备接口1803可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器1801和存储器1802。在一些实施例中，处理器1801、存储器1802和外围设备接口1803被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器1801、存储器1802和外围设备接口1803中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。
射频电路1804用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路1804通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路1804将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路1804包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路1804可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路1804还可以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。
显示屏1805用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏1805是触摸显示屏时，显示屏1805还具有采集在显示屏1805的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器1801进行处理。此时，显示屏1805还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏1805可以为一个，设置在电子设备1800的前面板；在另一些实施例中，显示屏1805可以为至少两个，分别设置在电子设备1800的不同表面或呈折叠设计；在另一些实施例中，显示屏1805可以是柔性显示屏，设置在电子设备1800的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏1805还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏1805可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)等材质制备。
摄像头组件1806用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件1806包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头设置在终端的前面板，后置摄像头设置在终端的背面。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头、长焦摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能、主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件1806还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。
音频电路1807可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器1801进行处理，或者输入至射频电路1804以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的，麦克风可以为多个，分别设置在电子设备1800的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器1801或射频电路1804的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器，也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时，不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波，也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中，音频电路1807还可以包括耳机插孔。
定位组件1808用于定位电子设备1800的当前地理位置，以实现导航或LBS(Location Based Service，基于位置的服务)。定位组件1808可以是基于美国的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、中国的北斗系统或俄罗斯的伽利略系统的定位组件。
电源1809用于为电子设备1800中的各个组件进行供电。电源1809可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源1809包括可充电电池时，该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池，无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。
在一些实施例中，电子设备1800还包括有一个或多个传感器1810。该一个或多个传感器1810包括但不限于：加速度传感器1811、陀螺仪传感器1812、压力传感器1813、指纹传感器1814、光学传感器1815以及接近传感器1816。
加速度传感器1811可以检测以电子设备1800建立的坐标系的三个坐标轴上的加速度大小。比如，加速度传感器1811可以用于检测重力加速度在三个坐标轴上的分量。处理器1801可以根据加速度传感器1811采集的重力加速度信号，控制显示屏1805以横向视图或纵向视图进行用户界面的显示。加速度传感器1811还可以用于游戏或者用户的运动数据的采集。
陀螺仪传感器1812可以检测电子设备1800的机体方向及转动角度，陀螺仪传感器1812可以与加速度传感器1811协同采集用户对电子设备1800的3D动作。处理器1801根据陀螺仪传感器1812采集的数据，可以实现如下功能：动作感应(比如根据用户的倾斜操作来改变UI)、拍摄时的图像稳定、游戏控制以及惯性导航。
压力传感器1813可以设置在电子设备1800的侧边框和/或显示屏1805的下层。当压力传感器1813设置在电子设备1800的侧边框时，可以检测用户对电子设备1800的握持信号，由处理器1801根据压力传感器1813采集的握持信号进行左右手识别或快捷操作。当压力传感器1813设置在显示屏1805的下层时，由处理器1801根据用户对显示屏1805的压力操作，实现对UI界面上的可操作性控件进行控制。可操作性控件包括按钮控件、滚动条控件、图标控件、菜单控件中的至少一种。
指纹传感器1814用于采集用户的指纹，由处理器1801根据指纹传感器1814采集到的指纹识别用户的身份，或者，由指纹传感器1814根据采集到的指纹识别用户的身份。在识别出用户的身份为可信身份时，由处理器1801授权该用户执行相关的敏感操作，该敏感操作包括解锁屏幕、查看加密信息、下载软件、支付及更改设置等。指纹传感器1814可以被设置在电子设备1800的正面、背面或侧面。当电子设备1800上设置有物理按键或厂商Logo时，指纹传感器1814可以与物理按键或厂商Logo集成在一起。
光学传感器1815用于采集环境光强度。在一个实施例中，处理器1801可以根据光学传感器1815采集的环境光强度，控制显示屏1805的显示亮度。具体地，当环境光强度较高时，调高显示屏1805的显示亮度；当环境光强度较低时，调低显示屏1805的显示亮度。在另一个实施例中，处理器1801还可以根据光学传感器1815采集的环境光强度，动态调整摄像头组件1806的拍摄参数。
接近传感器1816，也称距离传感器，通常设置在电子设备1800的前面板。接近传感器1816用于采集用户与电子设备1800的正面之间的距离。在一个实施例中，当接近传感器1816检测到用户与电子设备1800的正面之间的距离逐渐变小时，由处理器1801控制显示屏1805从亮屏状态切换为息屏状态；当接近传感器1816检测到用户与电子设备1800的正面之间的距离逐渐变大时，由处理器1801控制显示屏1805从息屏状态切换为亮屏状态。
本领域技术人员可以理解，图18中示出的结构并不构成对电子设备1800的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。
本申请的实施例还提供了一种轮腿式机器人，该轮腿式机器人包括处理器和存储器，该存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述各方法实施例提供的运动状态的控制方法。
本申请的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行，以实现上述各方法实施例提供的运动状态的控制方法。
本申请的实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例中任一所述的运动状态的控制方法。
可选地，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、固态硬盘(SSD，Solid State Drives)或光盘等。其中，随机存取记忆体可以包括电阻式随机存取记忆体(ReRAM,Resistance RandomAccess Memory)和动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，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 (14)

1.一种运动状态的控制方法，其特征在于，应用于轮腿式机器人中，所述方法包括：
获取轨迹规划信息，所述轨迹规划信息用于表示所述轮腿式机器人的目标运动轨迹；
基于所述轨迹规划信息确定参考运动状态数据，所述参考运动状态数据用于表示所述轮腿式机器人以所述目标运动轨迹运动时的运动状态；
基于所述参考运动状态数据确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩；
基于所述轨迹规划信息对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整；
以调整后的腿部结构以及所述力矩控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考运动状态数据中包括参考速度信息；
所述基于所述参考运动状态数据确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩，包括：
获取所述轮腿式机器人的俯仰角度信息，所述俯仰角度信息表示所述轮腿式机器人在前进后退方向上的角度；
基于所述参考速度信息和所述俯仰角度信息确定对所述轮腿式机器人进行控制的平衡控制力矩，所述平衡控制力矩是指用于保持所述轮腿式机器人处于平衡状态的力矩；
基于所述平衡控制力矩确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参考运动状态数据中还包括参考偏航角信息；
所述基于所述平衡控制力矩确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩，包括：
获取所述轮腿式机器人的偏航角信息，所述偏航角信息表示所述轮腿式机器人在围绕竖直旋转轴方向上的角度信息；
基于所述参考偏航角信息和所述偏航角信息确定对所述轮腿式机器人进行控制的增量力矩，所述增量力矩是指用于控制所述轮腿式机器人旋转的力矩；
将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人进行控制的力矩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轮腿式机器人包括第一车轮和第二车轮；
所述将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人进行控制的力矩，包括：
基于所述轨迹规划信息通过第一运算方式将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人的所述第一车轮进行控制的第一力矩；
基于所述轨迹规划信息通过第二运算方式将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人的所述第二车轮进行控制的第二力矩。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述轮腿式机器人中包括车轮电机，所述车轮电机用于控制所述轮腿式机器人的车轮部分；
所述以所述力矩控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动，包括：
将所述力矩输入所述车轮电机；
通过所述车轮电机输出与所述力矩对应的动力，控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述轨迹规划信息对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整，包括：
基于所述轨迹规划信息确定机器人姿态数据，所述机器人姿态数据用于表示所述轮腿式机器人以所述目标运动轨迹运动时的结构姿态；
基于所述机器人姿态数据对所述轮腿式机器人的腿部结构进行姿态调整。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述轨迹规划信息确定机器人姿态数据，包括：
基于所述轨迹规划信息确定轮腿调整数据；
所述基于所述机器人姿态数据对所述轮腿式机器人的姿态进行调整，包括：
基于所述轮腿调整数据对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述轮腿式机器人包括轮腿电机，所述轮腿电机用于对所述轮腿弯曲情况进行控制，所述轮腿式机器人的腿部结构包括小轮腿和大轮腿，所述大轮腿与所述轮腿电机连接；
所述基于所述轮腿调整数据对所述轮腿式机器人的轮腿进行调整，包括：
基于所述轮腿调整数据确定所述轮腿的弯曲角度数据，所述弯曲角度数据用于表示所述大轮腿与所述主体部分之间的角度；
将所述弯曲角度数据输入所述轮腿电机，通过所述轮腿电机对所述腿部结构进行弯曲控制。
9.一种运动状态的控制装置，其特征在于，应用于轮腿式机器人中，所述装置包括：
获取模块，用于获取轨迹规划信息，所述轨迹规划信息用于表示所述轮腿式机器人的目标运动轨迹；
确定模块，用于基于所述轨迹规划信息确定参考运动状态数据，所述参考运动状态数据用于表示所述轮腿式机器人以所述目标运动轨迹运动时的运动状态；
所述确定模块，还用于基于所述参考运动状态数据确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩；
控制模块，用于基于所述轨迹规划信息对所述轮腿式机器人的腿部结构进行调整；
所述控制模块，还用于以调整后的腿部结构以及所述力矩控制所述轮腿式机器人沿所述目标运动轨迹运动。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述参考运动状态数据中包括参考速度信息；
所述获取模块，还用于获取所述轮腿式机器人的俯仰角度信息，所述俯仰角度信息表示所述轮腿式机器人在前进后退方向上的角度；
所述确定模块，还用于基于所述参考速度信息和所述俯仰角度信息确定对所述轮腿式机器人进行控制的平衡控制力矩，所述平衡控制力矩是指用于保持所述轮腿式机器人处于平衡状态的力矩；
所述确定模块，还用于基于所述平衡控制力矩确定对所述轮腿式机器人进行控制的力矩。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述参考运动状态数据中还包括参考偏航角信息；
所述获取模块，还用于获取所述轮腿式机器人的偏航角信息，所述偏航角信息表示所述轮腿式机器人在围绕竖直旋转轴方向上的角度信息；
所述确定模块，还用于基于所述参考偏航角信息和所述偏航角信息确定对所述轮腿式机器人进行控制的增量力矩，所述增量力矩是指用于控制所述轮腿式机器人旋转的力矩；
所述确定模块，还用于将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人进行控制的力矩。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述轮腿式机器人包括第一车轮和第二车轮；
所述确定模块，还用于基于所述轨迹规划信息通过第一运算方式将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人的所述第一车轮进行控制的第一力矩；
所述确定模块，还用于基于所述轨迹规划信息通过第二运算方式将所述平衡力矩与所述增量力矩结合，得到对所述轮腿式机器人的所述第二车轮进行控制的第二力矩。
13.一种轮腿式机器人，其特征在于，所述轮腿式机器人包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一所述的运动状态的控制方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一所述的运动状态的控制方法。
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