CN115480594A

CN115480594A - 跳跃控制方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN115480594A
Application number: CN202110602403.3A
Authority: CN
Inventors: 王帅; 张竞帆; 张东胜; 陈科; 来杰; 郑宇�; 王海涛; 姜鑫洋; 徐佳锋
Original assignee: Tencent Technology Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Tencent Technology Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2022-12-16

Abstract

本申请公开了一种跳跃控制方法、装置、设备及介质，涉及机器人控制领域。该方法包括：获取跳跃规划信息；基于跳跃规划信息指示的跳跃时机，通过调整腿部结构的关节角度实现控制腿部结构从第一状态蹬腿起跳；响应于轮腿式机器人达到第二状态，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态，第二状态下轮腿式机器人的主体部位的高度高于第一状态下主体部位的高度，主体部位和每个车轮之间通过2个腿部结构连接，在腿部结构从第一状态下至第二状态过程中，车轮与接触面接触以形成蹬地动作。通过对腿部结构的控制实现机器人的跳跃控制，提高了机器人的地面适应性。

Description

跳跃控制方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及机器人控制领域，特别涉及一种紫跳跃控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着工业自动化的发展，机器人作为一种能够自主工作的智能机器应用广泛。机器人逐渐能够代替人类完成部分工作，提高工作效率和工作质量。不同的机器人能够实现不同的活动功能，例如：移动、跳跃、跨越障碍、拿取物品等。

在相关技术中，针对机器人的跳跃控制设计主要是针对轻量级的小型机器人，或是通过液压和/或化学能驱动的机器人。

然而，轻量级的小型机器人并不适用所有的应用场景，而适用于小型机器人的跳跃控制方法不一定能够适用于质量较大的机器人，其对应的跳跃功能实现限制较大。而通过液压和/或化学能驱动的机器人对应的驱动成本较高，且液压和/或化学能的驱动方式并非适用于所有类型的机器人，同样对跳跃功能的实现存在限制。

发明内容

本申请实施例提供了一种跳跃控制方法、装置、设备及介质，可以提升机器人的地面适应性。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种跳跃控制方法，应用于轮腿式机器人中，所述方法包括：

获取跳跃规划信息，所述跳跃规划信息用于指示所述轮腿式机器人的跳跃时机；

基于所述跳跃规划信息指示的所述跳跃时机，通过调整腿部结构的关节角度实现控制所述腿部结构从第一状态蹬腿起跳；

响应于所述轮腿式机器人达到第二状态，控制所述腿部结构执行收腿动作从所述第二状态调整至第三状态，所述第二状态下所述轮腿式机器人的主体部位的高度高于所述第一状态下所述主体部位的高度，所述主体部位和每个车轮之间通过2个所述腿部结构连接，在所述腿部结构从所述第一状态下至所述第二状态过程中，所述车轮与接触面接触以形成蹬地动作。

另一方面，提供了一种跳跃控制装置，应用于轮腿式机器人中，所述装置包括：

获取模块，用于获取跳跃规划信息，所述跳跃规划信息用于指示所述轮腿式机器人的跳跃时机；

控制模块，用于基于所述跳跃规划信息指示的所述跳跃时机，通过调整腿部结构的关节角度实现控制所述腿部结构从第一状态蹬腿起跳；

所述控制模块，还用于响应于所述轮腿式机器人达到第二状态，控制所述腿部结构执行收腿动作从所述第二状态调整至第三状态，所述第二状态下所述轮腿式机器人的主体部位的高度高于所述第一状态下所述主体部位的高度，所述主体部位和每个车轮之间通过2个所述腿部结构连接，在所述腿部结构从所述第一状态下至所述第二状态过程中，所述车轮与接触面接触以形成蹬地动作。

另一方面，提供了一种计算机设备，所述终端包括处理器和存储器，所述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，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所述处理器加载并执行以实现本申请实施例中任一所述的跳跃控制方法。

另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由处理器加载并执行以实现本申请实施例中任一所述的跳跃控制方法。

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跳跃控制方法。

本申请的提供的技术方案至少包括以下有益效果：

在实现轮腿式机器人与跳跃相关功能的跳跃控制时，首先获取轮腿式机器人的跳跃规划信息，该跳跃规划信息用于指示跳跃时机，根据该跳跃时机控制轮腿式机器人的腿部结构从第一状态开始蹬腿，以实现轮腿式机器人的蹬腿起跳过程。在实现跳跃的过程中，当满足离地要求时，控制腿部结构从第二状态调整至第三状态，以实现轮腿式机器人的收腿悬空过程，其中，第三状态下的车轮与接触面的距离大于第二状态下的车轮与接触面的距离。即通过对腿部结构的控制实现了轮腿式机器人的跳跃功能，提高了机器人执行动作和功能的多样性，也提高了机器人对地面的适应性。

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跳跃控制方法的流程图；

图8是本申请一个示例性实施例提供的第一状态和第二状态的示意图；

图9是本申请一个示例性实施例提供的第二状态和第三状态的示意图；

图10是本申请另一个示例性实施例提供的跳跃控制方法的流程图；

图11是本申请一个示例性实施例提供的目标跳跃高度示意图；

图12是本申请一个示例性实施例提供的关节角度示意图；

图13是本申请另一个示例性实施例提供的跳跃控制方法的流程图；

图14是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人的跳跃控制示意图；

图15是本申请另一个示例性实施例提供的跳跃控制方法的流程图；

图16是本申请一个示例性实施例提供的姿态倾斜状态下的轮腿式机器人示意图；

图17是本申请一个示例性实施例提供的整体方案示意图；

图18是本申请一个示例性实施例提供的跳跃控制装置的结构框图；

图19是本申请另一个示例性实施例提供的跳跃控制装置的结构框图；

图20是本申请一个示例性实施例提供的电子设备的结构框图。

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定义：

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腿式结构的机器人。

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包括主体部位110和轮腿部分120；

其中，主体部位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和主体部位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。

可选的，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。

主体部位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与主体部位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中主体部位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，可选的，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l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：

公式二：

由于轮腿的长度l₁和l₂已知，故在三角形x₁x₂x₃中，能够根据余弦定理得到关节角410，以θ₁₁表示，则计算公式如下公式三所示：

公式三：

在三角形x₁x₃x₅中，能够根据余弦定理得到关节角420和关节角430，以θ₁₂和θ₂₁表示，则计算公式如下公式四和公式五所示：

公式四：

公式五：

在三角形x₃x₄x₅中，能够根据余弦定理得到关节角440，以θ₂₂表示，则计算公式如下公式六所示：

公式六：

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俯仰角pitch、偏航角yaw以及横滚角roll中的俯仰角pitch进行平衡。

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建立三维空间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。

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，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。

表示车轮中心的移动速度，

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，

表示轮腿式机器人的俯仰角速度，θ_ref表示轮腿式机器人的俯仰角参考值，

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、

和

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

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

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θ_ref，将θ_ref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

将

与

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。

结合上述内容，对本申请实施例提供的跳跃控制方法进行介绍，图7是本申请一个实施例提供的跳跃控制方法的流程图，该方法可以实现在轮腿式机器人的微型处理器中。如图7所示，该方法包括：

步骤701，获取跳跃规划信息，跳跃规划信息用于指示轮腿式机器人的跳跃时机。

示意性的，跳跃规划信息可以是预先设定好的信息，也可以是轮腿式机器人实时采集环境信息后生成的。当跳跃规划信息是预先设定好的信息时，则根据跳跃规划信息设定轮腿式机器人的跳跃动作，控制轮腿式机器人以上述跳跃规划信息进行跳跃运动；当跳跃规划信息是通过实时采集环境信息后生成的，则轮腿式机器人通过扫描设备采集周围的环境图片，该扫描设备可以是摄像头，根据环境图片确定障碍物的运动轨迹，并根据该运动轨迹进行跳跃高度的规划，生成跳跃规划信息，控制轮腿式机器人以上述跳跃规划信息进行跳跃运动。

可选的，上述预先设定好的跳跃规划信息可以是从遥控器接收到的控制指令确定的。在一个示例中，通过遥控器输入对轮腿式机器人的跳跃高度、跳跃时机、跳跃次数等信息进行控制，或者对轮腿式机器人在蹬腿达到收腿时刻时的向上速度进行设置。以跳跃高度为例，轮腿式机器人在接收到遥控器的控制指令后，根据控制指令中携带的跳跃高度和跳跃时机生成跳跃规划信息。

可选的，上述预先设定好的跳跃规划信息还可以是通过对数据文件进行读取得到的。示意性的，轮腿式机器人中包括存储设备，该存储设备中存储有数据文件，其中，该数据文件可以指示轮腿式机器人实现预设功能。在一个示例中，微型处理器从存储设备中读取得到跳跃控制对应的数据文件，对该数据文件进行解析，得到对应的跳跃规划信息。

该跳跃规划信息可以指示轮腿式机器人执行单次跳跃动作，也可以指示轮腿式机器人执行连续的跳跃动作。

示意性的，跳跃规划信息中可以包括轮式机器人的跳跃时机、起跳速度、跳跃位置、目标跳跃高度等信息，其中，跳跃时机用于指示轮式机器人的开始跳跃控制的时间点，起跳速度用于指示轮式机器人蹬腿时的向上运动速度，目标跳跃高度用于指示轮式机器人需要达到的跳跃高度，起跳速度与目标跳跃高度相关，也即，在对应的起跳速度下轮腿式机器人能够跳跃达到目标跳跃高度，跳跃位置用于指示轮式机器人进行跳跃控制的位置。

示意性的，以该跳跃规划信息为采集环境信息后生成的为例，跳跃规划信息中的跳跃时机的确定过程包括：获取目标障碍物的运动图像，目标障碍物为对轮腿式机器人造成阻碍的障碍物；基于运动图像确定目标障碍物与轮腿式机器人之间的相对运动速度，和目标障碍物与轮腿式机器人之间的相对位置；根据相对运动速度和相对位置确定跳跃时机。

其中，根据相对运动速度和相对位置可以确定出一个跳跃时机，也可以确定出由多个跳跃时机组成的起跳时机范围，该轮腿式机器人的起跳时机范围为起跳时间窗。即，根据相对运动速度和相对位置确定起跳时间窗；在起跳时间窗内确定跳跃时机。该起跳时间窗对应的上下限即为最早跳跃时机以及最迟跳跃时机。

在本申请实施例中，以该轮腿式机器人实现跳绳功能的跳跃控制为例进行说明。轮腿式机器人通过摄像头采集若干张包括甩动的绳子的运动图像，对上述运动图像进行分析，确定绳子与轮腿式机器人之间的相对位置以及绳子运动速度，该运动速度包括绳子的运动方向和速度大小。轮腿式机器人根据上述相对位置和运动速度对绳子的后续运动轨迹进行预估，并根据预估得到的运动轨迹确定起跳时间窗，并根据起跳时间窗确定出轮腿式机器人跨越上述绳子对应的跳跃时机。

步骤702，基于跳跃规划信息指示的跳跃时机，通过调整腿部结构的关节角度实现控制腿部结构从第一状态蹬腿起跳。

关节角度为主体部位与腿部结构之间的角度，主体部位和每个车轮之间通过2个腿部结构连接。

在本申请实施例中，轮腿式机器人根据确定的跳跃规划信息中指示的跳跃时机进行腿部结构的控制，即响应于确定到达跳跃规划信息指示的跳跃时机时，控制腿部结构从第一状态调整至第二状态。

示意性的，跳跃规划信息中还包括目标跳跃高度，轮腿式机器人根据目标跳跃高度确定自身需要达到的高度，在起跳时间窗内基于目标跳跃高度确定跳跃时机。

该目标跳跃高度还用于确定提供轮腿式机器人向上蹬腿时的目标作用力，即，基于目标跳跃高度起跳加速度，基于该起跳加速度确定目标作用力，基于目标作用力控制轮腿式机器人的轮腿电机对腿部结构进行控制，从而实现对腿部结构的关节角度进行改变，调整腿部结构从第一状态开始蹬腿起跳。

示意性的，如图8所示，在执行跳跃动作之前，处于第一姿势的轮腿式机器人810对应的腿部结构811为第一状态，在第一状态下轮腿式机器人810进行蹬腿起跳，在蹬腿起跳过程中达到处于第二姿态下的轮腿式机器人820，其对应的腿部结构821为第二状态。

步骤703，响应于轮腿式机器人达到第二状态，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态。

其中，第二状态下轮腿式机器人的主体部位的高度高于第一状态下主体部位的高度。第二状态下轮腿式机器人的主体部位的高度高于第一状态下主体部位的高度，在腿部结构从第一状态下至第二状态过程中，车轮与接触面接触以形成蹬地动作。

示意性的，响应于运动状态数据满足离地要求，控制腿部结构从第二状态调整至第三状态。也即，在第二状态下，轮腿式机器人的运动状态数据满足离地要求，轮腿式机器人执行收腿动作，以实现起跳的过程。

示意性的，轮腿式机器人中还包括传感器模组，上述运动状态数据由传感器模组进行实时采集得到。传感器模组对轮腿式机器人的运动状态对应的数据进行采集，并将采集得到的数据发送至微型处理器中，由微型处理器对数据进行分析。

示意性的，上述传感器模组中包括但不限于重力传感器、位移传感器、惯性传感器、压力传感器、角度传感器、摄像头等至少一种类型的传感器。其中，上述运动状态数据中可以包括由重力传感器获取的重力数据、位移传感器获取的位移数据、惯性传感器获取的加速度数据、压力传感器获取的压力数据、角度传感器获取的角度数据以及摄像头获取的图像数据等。

第三状态下的车轮与接触面的距离大于第二状态下的车轮与接触面的距离。该离地要求用于指示轮腿式机器人当前的运动状态满足离开接触面的要求，在一个示例中，该接触面为水平地面。

可选的，上述运动状态数据中包括由压力传感器采集的压力数据，其中，该压力传感器位于车轮中，能够采集车轮对接触面的压力。当确定车轮对接触面的压力为零时，确定运动状态数据满足离地要求，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态。即，响应于运动状态数据指示车轮对接触面的压力为零时，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态。

可选的，上述运动状态数据中包括由惯性传感器采集的加速度数据，其中，该惯性传感器可以位于主体部位中，也可以位于腿部结构中，还可以位于车轮中，能够采集轮腿式机器人整体的加速度大小以及加速度方向。当确定轮腿式机器人整体向上的加速度为零时，确定运动状态数据满足离地要求，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态。即，响应于运动状态数据指示轮腿式机器人的向上加速度为零时，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态。

当运动状态数据满足离地要求时，需要对腿部结构进行收缩，以实现轮腿式机器人整体离地的过程。如图9所示，处于第二姿势的轮腿式机器人910对应的腿部结构911为第二状态，控制腿部结构进行收缩，得到处于第三姿势的轮腿式机器人920，其对应的腿部结构921为第三状态。

示意性的，腿部结构的第三状态可以是与第一状态相同的状态，也可以是不同的状态。当腿部结构的第三状态与第一状态相同时，可以直接根据第一状态对应的姿态调整数据来调整轮腿式机器人。

在本申请实施例中，第三状态对应的姿态调整数据还可以通过跳跃规划信息确定。通过根据跳跃规划信息确定车轮的目标离地距离，该目标离地距离即轮腿式机器人跨越目标障碍物时车轮位置距离接触面的距离。根据该目标离地距离确定腿部结构对应的第三状态，控制腿部结构从第二状态调整至第三状态。也即，基于跳跃规划信息，确定车轮的目标离地距离；确定车轮在目标离地距离下，腿部结构对应的第三状态；控制腿部结构从第二状态调整至第三状态。

综上所述，本申请实施例提供的跳跃控制方法，在实现轮腿式机器人与跳跃相关功能的跳跃控制时，首先获取轮腿式机器人的跳跃规划信息，该跳跃规划信息用于指示跳跃时机，根据该跳跃时机控制轮腿式机器人的腿部结构从第一状态开始蹬腿，以实现轮腿式机器人的蹬腿起跳过程。在实现跳跃的过程中，当满足离地要求时，控制腿部结构从第二状态调整至第三状态，以实现轮腿式机器人的收腿悬空过程，其中，第三状态下的车轮与接触面的距离大于第二状态下的车轮与接触面的距离。即通过对腿部结构的控制实现了轮腿式机器人的跳跃功能，提高了机器人执行动作和功能的多样性，也提高了机器人对地面的适应性。

图10是本申请另一个实施例提供的跳跃控制方法的流程图，在本申请实施例中，对腿部结构的控制过程进行说明。如图10所示，该方法包括：

步骤1001，获取跳跃规划信息。

示意性的，轮腿式机器人获取目标障碍物的运动图像；基于运动图像确定目标障碍物与轮腿式机器人之间的相对运动速度，和目标障碍物与轮腿式机器人之间的相对位置；根据相对运动速度和相对位置确定轮腿式机器人的跳跃时机。

在一些实施例中，轮腿式机器人还对应有目标跳跃高度，跳跃时机还需要基于目标跳跃高度确定得到。

示意性的，轮腿式机器人的跳跃时机也可以通过运动图像进行估计，即，根据相对运动速度和相对位置确定轮腿式机器人的跳跃时机；响应于确定到达跳跃时机对应的时刻，控制腿部结构从第一状态开始蹬腿起跳。

在本申请实施例中，以该轮腿式机器人实现跳绳功能的跳跃控制为例进行说明。轮腿式机器人通过摄像头采集若干张包括甩动的绳子的运动图像，对上述运动图像进行分析，确定绳子与轮腿式机器人之间的相对位置以及绳子运动速度，该运动速度包括绳子的运动方向和速度大小。轮腿式机器人根据上述相对位置和运动速度对绳子的后续运动轨迹进行预估，并根据预估得到的运动轨迹确定轮腿式机器人跨越上述绳子对应的跳跃规划信息，该跳跃规划信息中包括轮腿式机器人跳跃需要到达的目标跳跃高度以及执行跳跃操作的跳跃时机。其中，跳跃时机的估计可以根据上述绳子的运动轨迹以及基于目标跳跃高度预估的起跳时长确定，该预估起跳时长用于指示预估的轮腿式机器人的腿部结构从第一状态起跳并得到第三状态的总时长，该预估起跳时长可以通过历史起跳时长确定，也可以通过预设公式计算得到。

示意性的，根据运动图像估计得到轮腿式机器人需要在5s时跳跃过绳子，则，以轮腿式机器人在4.5s时达到目标跳跃高度为目标确定轮腿式机器人的起跳时机，也即，确定轮腿式机器人跳跃达到目标跳跃高度的总时长，并根据总时长、当前时刻以及要求时刻4.5s确定起跳时机，如，总时长为2s，则轮腿式机器人需要在当前时刻之后的2.5s从第一状态开始起跳。

步骤1002，基于目标跳跃高度确定起跳加速度。

其中，起跳加速度为跳跃达到目标跳跃高度的要求加速度，也即在起跳加速度下，轮腿式机器人能够跳跃至目标跳跃高度。

示意性的，如图11所示，轮腿式机器人1110对应有车轮1111，通过控制车轮1111对应的轮腿弯曲、伸展再弯曲控制轮腿式机器人1110完成跳跃，在跳跃最高点轮腿式机器人1110的主体部分1122需要达到目标跳跃高度1120。

步骤1003，基于起跳加速度确定目标作用力，目标作用力为用于提供轮腿式机器人向上蹬腿的作用力。

其中，目标作用力与起跳加速度存在对应关系。在一些实施例中，轮腿式机器人中存储有目标作用力与起跳加速度之间的换算关系，将起跳加速度代入换算关系，即换算得到目标作用力。

在一些实施例中，如图12所示，在起跳阶段，轮腿式机器人处于第一关节角度1210，而基于目标作用力得到轮腿式机器人跳跃后的第二关节角度1220，从而以第二关节角度1220为目标，在要求时长内从第一关节角度1210调整至第二关节角度1220完成蹬腿起跳。在一些实施例中，将根据目标作用力得到的是第二关节角度1220输入轮腿电机完成蹬腿动作。

值得注意的是，上述起跳加速度的确定以根据目标跳跃高度为例进行说明，在一些实施例中，还可以通过指定轮腿式机器人在蹬腿并收腿时的向上运动速度对起跳加速度进行确定，本申请实施例对此不加以限定。

步骤1004，基于目标作用力控制轮腿电机对腿部结构进行控制。

在一些实施例中，向轮腿电机输入目标作用力，控制轮腿电机进行动力输出，从而控制腿部结构的弯曲程度，形成对地作用力，也即产生蹬地动作。

步骤1005，响应于轮腿式机器人达到第二状态，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态。

其中，轮腿式机器人的第二状态用于指示轮腿式机器人对接触面压力为0的状态，或者轮腿式机器人向上加速度为0的状态。轮腿式机器人通过传感器模组中的压力传感器获取车轮与接触面的压力数据，通过惯性传感器获取加速度数据，其中，压力数据包括压力的大小和压力的方向，加速度数据包括加速度的大小和加速度的方向。

将实时获取的压力数据或者加速度数据与离地要求进行比对，确定当前时刻轮腿式机器人的运动状态是否已满足离地要求。示意性的，响应于运动状态数据中的压力数据指示轮腿式机器人的车轮对地面压力为0，且加速度数据指示轮腿式机器人的向上加速度为0时，确定轮腿式机器人当前的运动状态满足离地要求。

根据跳跃规划信息，对车轮的目标离地距离进行预估，示意性的，该目标离地距离与障碍物具有对应关系，以该障碍物为不断晃动的跳绳为例，当通过实时图像采集以及图像分析预估出绳子的运动轨迹后，确定该运动轨迹对轮腿式机器人造成阻碍的高度，根据上述高度确定目标离地距离，在一个示例中，该目标离地距离为上述高度与预设安全距离的和，其中，预设安全距离为保证轮腿式机器人能够成功跨越绳子的一个固定预设距离。

确定车轮在目标离地距离下，腿部结构对应的第三状态；控制腿部结构从第二状态调整至第三状态，以实现轮腿式机器人在跳跃过程中的收腿动作。

示意性的，通过调整腿部结构与主体部位之间的关节角度来实现控制腿部结构从第二状态调整至第三状态。也即，确定在第三状态下主体部位和车轮之间的第三垂直距离；根据部件长度、第三垂直距离、第一长度和第二长度，确定第三关节角度；控制主体部位与腿部结构之间的角度从当前的关节角度调整为第三关节角度。其中，第三关节角度的确定过程如上述图4示出的推导过程，在此不进行赘述。

综上所述，本申请实施例提供的跳跃控制方法，在实现轮腿式机器人与跳跃相关功能的跳跃控制时，首先获取轮腿式机器人的跳跃规划信息，该跳跃规划信息中包括跳跃时机，根据该跳跃时机控制轮腿式机器人的腿部结构从第一状态开始蹬腿，以实现轮腿式机器人的蹬腿起跳过程。在实现跳跃的过程中，当满足离地要求时，控制腿部结构从第二状态调整至第三状态，以实现轮腿式机器人的收腿悬空过程，其中，第三状态下的车轮与接触面的距离大于第二状态下的车轮与接触面的距离。即通过对腿部结构的控制实现了轮腿式机器人的跳跃功能，提高了机器人执行动作和功能的多样性，也提高了机器人对地面的适应性。

图13是本申请一个实施例提供的跳跃控制方法的流程图，在本申请实施例中，对轮腿式机器人的跳跃控制包括四个阶段：蹬腿起跳阶段、收腿离地阶段、自由落体阶段、收腿缓冲阶段，其中，蹬腿起跳阶段包括步骤1302、步骤1303，收腿离地阶段包括步骤1304、步骤1305，自由落体阶段包括步骤1304、步骤1306，收腿缓冲阶段包括步骤1304、步骤1307。如图13所示，该方法包括：

步骤1301，获取跳跃规划信息，跳跃规划信息用于指示跳跃时机。

示意性的，跳跃规划信息可以是预先设定好的信息，也可以是轮腿式机器人实时采集环境信息后生成的。

在本申请实施例中，以该轮腿式机器人实现跳绳功能的跳跃控制为例进行说明。可选的，绳子的摇动可以是外界实现的，也可以是由轮腿式机器人自身实现的。示意性的，当绳子的摇动由轮腿式机器人自身实现时，轮腿式机器人还包括用于实现挥动绳子的手部结构，在跳绳过程中负责摇动绳子。其中，该手部结构可以是在主体结构两端分别加上的两个垂直指向两侧的旋转自由度关节，由至少一个电机分别驱动，控制绳子以一定频率绕轮腿式机器人转动。

当绳子的摇动是外界实现时，轮腿式机器人通过摄像头采集若干张包括甩动的绳子的运动图像，对上述运动图像进行分析，确定绳子与轮腿式机器人之间的相对位置以及绳子运动速度，该运动速度包括绳子的运动方向和速度大小。轮腿式机器人根据上述相对位置和运动速度对绳子的后续运动轨迹进行预估，根据预估的运动轨迹确定起跳时机，该起跳时机可以是一个时间点，也可以是多个时间点。

当绳子的摇动是由轮腿式机器人自身实现时，可以直接通过获取手部结构控制的绳子的转动频率，根据该转动频率确定对应的起跳时机。

步骤1302，基于跳跃规划信息指示的跳跃时机，通过调整腿部结构的关节角度实现控制腿部结构从第一状态蹬腿起跳。

当确定到达跳跃时机时，轮腿式机器人根据确定的跳跃规划信息对应的目标跳跃高度确定自身需要达到的高度，然后根据该目标跳跃高度确定轮腿式机器人的蹬腿时对应的目标作用力，将该目标作用力输入至轮腿电机，由轮腿电机对腿部结构的关节角度进行控制，使得将腿部结构与主体部位之间的关节角度从第一关节角度调整进行调整。

步骤1303，获取轮腿式机器人的运动状态数据。

步骤1304，响应于轮腿式机器人满足离地要求，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态。

示意性的，根据轮腿式机器人的运动状态数据来确定轮腿式机器人是否满足离地要求。将实时获取的运动状态数据与离地要求进行比对，确定当前时刻轮腿式机器人的运动状态是否已满足离地要求。示意性的，响应于运动状态数据中的压力数据指示轮腿式机器人的车轮对地面压力为0，且加速度数据指示轮腿式机器人的向上加速度为0时，确定轮腿式机器人当前的运动状态满足离地要求。

响应于运动状态数据满足离地要求，通过将腿部结构与主体部位之间的关节角度从第二关节角度调整至第三关节角度来实现腿部结构的调整，使腿部结构从第二状态调整至第三状态。其中，第二关节调度为第二状态下轮腿式机器人的关节角度，第三状态下的车轮与接触面的距离大于第二状态下的车轮与接触面的距离。

步骤1305，响应于轮腿式机器人满足下落要求，在下落过程中控制腿部结构从第三状态调整至第四状态。

第四状态下腿部结构的长度大于第三状态下腿部结构的长度，也即，第四状态下轮腿式机器人对应的整体高度高于第三状态下轮腿式机器人对应的整体高度。

将实时获取的运动状态数据与下落要求进行比对，确定当前时刻轮腿式机器人的运动状态是否已满足下落要求。示意性的，响应于运动状态数据中的加速度数据指示轮腿式机器人当前的加速度为重力加速度，即轮腿式机器人仅受重力影响呈自由落体下落时，控制腿部结构从第三状态调整至第四状态，目的是为了轮腿式机器人在后续的收腿缓冲阶段中，有足够的收腿空间，以保证落地缓冲的有效性。

响应于运动状态数据满足下落要求，通过将腿部结构与主体部位之间的关节角度从第三关节角度调整至第四关机角度来实现腿部结构的调整，使腿部结构从第三状态调整至第四状态。

示意性的，若确定在第三状态下轮式机器人的腿部结构满足落地缓冲需求，则无需对腿部结构进行调整，即轮式机器人以自由落体降落，当运动状态数据满足触地要求时，控制腿部结构从第三状态调整至第五状态，此时，第三状态下轮腿式机器人对应的整体高度高于第五状态下轮腿式机器人对应的整体高度。

步骤1306，响应于轮腿式机器人满足触地要求，控制腿部结构从第四状态调整至第五状态。

将实时获取的运动状态数据与触地要求进行比对，确定当前时刻轮腿式机器人的运动状态是否已满足触地要求。示意性的，响应于运动状态数据中的压力数据指示车轮与接触面之间的压力不为0时，确定轮腿式机器人当前的运动状态满足触地要求，即，在轮腿式机器人随重力作用下落过程中，其落地时刻对应的特点为对地面的压力大小瞬间从0增加至重力大小的n倍，n为正数，为避免机器人所受冲击力过大，在触地过程中，控制腿部结构进行收腿动作以保证落地的缓冲。

响应于运动状态数据满足触地要求，通过将腿部结构与主体部位之间的关节角度从第四关节角度调整至第五关节角度来实现腿部结构的调整，使腿部结构从第四状态调整至第五状态。其中第四状态下腿部结构的长度大于第五状态下腿部结构的长度，也即，第四状态下轮腿式机器人对应的整体高度高于第五状态下轮腿式机器人对应的整体高度。在一个示例中，该第五关节角度可以是预先设置的，也可以是根据目标跳跃高度确定的，例如，第五关节角度的大小与目标跳跃高度的高低成正比，即目标跳跃高度越高，对应用于缓冲的第五关节角度越大。

请参考图14，其示出了轮腿式机器人的跳跃控制示意图，整体的跳跃过程包括蹬腿起跳阶段1410、收腿离地阶段1420、自由下落阶段1430、收腿缓冲阶段1440，在蹬腿起跳阶段1410中，轮腿式机器人从图中的第一姿态1411转变为第二姿态1412，在收腿离地阶段1420中，轮腿式机器人从图中的第二姿态1412转变为第三姿态1413，在自由落体阶段1430中，轮腿式机器人从图中的第三姿态1413转变为第四姿态1414，在收腿缓冲阶段1440中，轮腿式机器人从图中的第四姿态1414转变为第五姿态1415。

综上所述，本申请实施例提供的跳跃控制方法，在实现轮腿式机器人与跳跃相关功能的跳跃控制时，首先获取轮腿式机器人的跳跃规划信息，该跳跃规划信息中包括跳跃时机，根据该跳跃时机控制轮腿式机器人的腿部结构从第一状态开始蹬腿，以实现轮腿式机器人的蹬腿起跳过程。在实现跳跃的过程中，通过获取轮腿式机器人的运动状态数据来对腿部结构进行进一步的调整，即当运动状态数据满足离地要求时，控制腿部结构执行收腿动作从第二状态调整至第三状态，以实现轮腿式机器人的收腿悬空过程，其中，第三状态下的车轮与接触面的距离大于第二状态下的车轮与接触面的距离。在完成起跳过程后，轮腿式机器人运动至最高点后因重力做自由落体运动，为降低落地时地面压力对轮腿式机器人的损伤，在运动状态数据满足下落要求时，控制腿部结构从第三状态调整至第四状态，在运动状态数据满足触地要求时，控制腿部结构从第四状态调整至第五状态，其中，第四状态下轮腿式机器人对应的整体高度高于第三状态下轮腿式机器人对应的整体高度，第四状态下轮腿式机器人对应的整体高度高于第五状态下轮腿式机器人对应的整体高度。即通过对腿部结构的控制实现了轮腿式机器人的跳跃功能，提高了机器人执行动作和功能的多样性，也提高了机器人对地面的适应性。

图15是本申请另一个实施例提供的跳跃控制方法的流程图。轮腿式机器人在跳跃过程中，由于姿态不会一直保持竖直的状态，姿态可能会有倾斜的可能，因此需要考虑机器人在跳跃过程中的平衡问题。在本申请实施例中，对跳跃过程中的平衡控制进行说明。如图15所示，该方法包括：

步骤1501，获取轮腿式机器人的运动状态数据。

在本申请实施例中，该运动状态数据包括压力数据和俯仰角度信息，该压力数据用于指示车轮与接触面之间的压力大小和压力方向，该俯仰角度信息用于指示轮腿式机器人在前进后退方向上的角度。

步骤1502，响应于车轮与接触面处于接触状态，基于运动状态数据对车轮中设置的车轮电机进行控制。

该车轮电机为用于对车轮的转动提供电力输出的装置。

示意性的，根据压力数据确定车轮与接触面处于接触状态，若压力数据中指示的车轮与接触面之间的压力大小不为0时，则确定车轮与接触面处于接触状态。

示意性的，通过调整力矩使轮腿式机器人在与地面接触时保持平衡，即，基于俯仰角度信息确定平衡控制力矩，该平衡控制力矩是用于保持轮腿式机器人处于平衡状态的力矩；以平衡控制力矩对车轮电机进行控制。示意性的，通过调整车轮对应的旋转速度来实现对力矩的控制，即根据平衡控制力矩确定车轮对应的参考速度；控制车轮以参考速度进行旋转工作。

该平衡调整过程为轮腿式机器人的车轮与接触面接触时执行，其中，该平衡调整过程还包括“下落-接触”阶段的平衡调整以及“接触-起跳”阶段的平衡调整。

示意性的，“下落-接触”阶段的平衡调整包括：确定第一俯仰角度信息，第一俯仰角信息为轮腿式机器人处于下落状态时的俯仰角信息；基于第一俯仰角度信息确定第一平衡控制力矩；响应于车轮与接触面处于接触状态，以第一平衡控制力矩对车轮电机进行控制。即，轮腿式机器人在下落过程中确定自身的第一俯仰角信息，并根据该第一俯仰角信息确定当前轮腿式机器人是否存在倾斜(俯仰角Pitch是否为0)，当确定俯仰角Pitch不为0时，说明需要在车轮与接触面接触的时刻对车轮施加第一平衡控制力矩。示意性的，根据第一平衡力矩确定车轮对应的第一参考速度，响应于车轮与接触面处于接触状态，控制车轮以第一参考速度进行旋转。

示意性的，“接触-起跳”阶段的平衡调整包括：确定第二俯仰角信息，第二俯仰角信息为轮腿式机器人在车轮与接触面处于接触状态时的俯仰角信息；基于第一俯仰角度信息确定第二平衡控制力矩；响应于确定到达跳跃时机对应的时刻之前，以第二平衡控制力矩对车轮电机进行控制。即，轮腿式机器人在起跳之前需要对自身进行平衡控制，确定自身的第二俯仰角信息，并根据该第二俯仰角信息确定当前轮腿式机器人是否存在倾斜(俯仰角Pitch是否为0)，当确定俯仰角Pitch不为0时，说明需要在起跳之前向车轮施加第二平衡控制力矩，以调整轮腿式机器人的俯仰角Pitch为0，再执行起跳动作。示意性的，根据第二平衡力矩确定车轮对应的第二参考速度，响应于未到达跳跃时机，控制车轮以第二参考速度进行旋转。

请参考图16，其示出了姿态倾斜状态下的轮腿式机器人1610，其中，定义的x的正方向如图16中的箭头1620所示，其对应的俯仰角pitch大于0，定义的俯仰角pitch的正方向为图16中绕垂直于纸面的轴顺时针转动的方向。

为将大于0的俯仰角pitch调整至0，则需要控制车轮向x方向转，即可以通过适当调整车轮中心移动的参考速度

使车轮向x方向转的角速度更大，具体效果为，在轮腿式机器人的车轮触地的一瞬间，车轮向前冲，使俯仰角pitch为0或为负值。无论是在起跳过程还是落地过程中，均会按照上述方式对车轮的中心移动的参考速度

进行调整，以保证在跳跃和落地的过程中达到一种平衡状态。其中，当俯仰角pitch被控制为负值时，在数次跳跃过程之后，轮腿式机器人的落脚地位置会存在前后的偏移，当俯仰角pitch被控制为0时，则可以保证轮腿式机器人在数次跳跃过程之后的与接触面的接触点与原始接触点之间的偏差较小，甚至是不存在偏差。

示意性的，上述轮腿式机器人的车轮在与接触面接触期间的平衡控制除了以上述PID控制器实现外，还可以通过LQR(Linear Quadratic Regulator，线性二次型调节器)控制器，MPC(Model Predictive Control，模型预测控制)控制器、非线性控制IDA-PBC(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control，线性输出调节和非线性的互联-阻尼配置的无源控制)控制方法等实现，在此不进行限定。

示意性的，上述IDA-PBC控制方法包括：获取轮腿式机器人的运动状态数据，基于运动状态数据，通过控制器确定平衡力矩后，以平衡力矩对轮腿式机器人进行平衡控制。其中，控制器用于确定中间变量，中间变量对应于轮腿式机器人的动力学关系的线性化部分；将中间变量代入动力学关系的非线性化部分后，即可得到平衡力矩。

示意性的，轮腿式机器人的动力学模型可以通过如下公式七表达：

公式七：

其中，m用于指代轮腿式机器人车身，也即主体部分的质量，M用于指代轮腿式机器人的车轮的质量，l为当前轮腿式机器人的身高，也即当前腿部结构下轮腿式机器人的高度。x表示车轮的旋转距离，

表示车轮的旋转线速度，

表示旋转线速度求导，即为旋转线加速度。θ表示轮腿式机器人的倾角，

表示轮腿式机器人的倾角速度，

表示轮腿式机器人的倾角加速度。其中，以倾角θ为轮腿式机器人的俯仰角为例进行说明。u即表示在轮腿式机器人上施加的推力，u和施加在车轮上的扭矩之间存在对应的关系。

对上述公式七进行变形处理，拆分为如下公式八和公式九。

公式八：

公式九：

其中，ν表示所述中间变量。也即，将上述公式七示出的非线性的动力学模型拆分为线性部分(公式九)和非线性化部分(公式八)后，首先通过线性部分确定出中间变量ν，从而将中间变量代入非线性化部分得到平衡力矩。

综上所述，本申请实施例提供的跳跃控制方法，为保证在跳跃过程中轮腿式机器人的平衡，在车轮与接触面处于接触状态时，通过根据轮腿式机器人的运动状态数据对车轮电机进行控制，防止轮腿式机器人在跳跃过程中因为俯仰角度不为0而导致的倾斜姿态对跳跃功能的影响，保证了轮腿式机器人跳跃功能的正常实现，提高了机器人对地面的适应性。

示意性的，图17是本申请一个示例性实施例提供的整体方案示意图，如图17所示，该过程中包括：

步骤1701，视觉信息采集。

上述视觉信息通过传感器模组中的摄像头采集得到，该视觉信息可以是采集到的跳绳运动图像，也可以是跳绳运动视频。

步骤1702，视觉信息处理。

步骤1703，分析绳子的相对位置和速度。

通过对视觉信息进行处理确定绳子与轮腿式机器人之间的相对位置，以及绳子运动的速度，该速度包括速度方向和速度大小。

步骤1704，预估起跳时绳子的相对位置。

根据上述相对位置和速度对轮腿式机器人起跳时绳子的相对位置进行预估。

步骤1705，判断绳子是否达到起跳位置，若否，执行步骤1706，若是，执行步骤1707。

步骤1706，保持俯仰角Pitch方向平衡。

步骤1707，根据绳子的相对速度判断目标跳跃高度Δl。

根据绳子的运动轨迹以及相对速度确定轮腿式机器人的目标跳跃高度Δl。

步骤1708，根据逆运动学计算关节角度位置。

在本申请实施例中，通过目标跳跃高度确定出轮腿式机器人起跳时的起跳加速度，根据该起跳加速度确定目标作用力，根据该目标作用力对应确定出关节角度位置。

步骤1709，将角度发给电机，由电机控制轮腿式机器人蹬地起跳。

通过改变主体部位和腿部结构之间的关节角度来为轮腿式机器人提供一个向上的力，实现轮腿式机器人的蹬地起跳过程。

步骤1710，通过传感器模组获取运动状态数据。

步骤1711，判断轮腿式机器人是否离地，若否，则执行步骤1709，若是，则执行步骤1712。

步骤1712，将初始角度发给电机，由电机控制轮腿式机器人收腿。

通过改变主体部位和腿部结构之间的关节角度来控制轮腿式机器人收腿，使得轮腿式机器人离开地面向上运动。

步骤1713，通过改变关节电机的位置实现空中姿态调整。

示意性的，轮腿式机器人在空中时，可以通过读取数据文件确定目标姿态，并将对应的处理指令发给各个电机，实现在空中的姿态调整。

步骤1714，通过传感器模组获取运动状态数据。

步骤1715，判断轮腿式机器人是否开始下落，若否，则执行步骤1712，若是，则执行步骤1716。

步骤1716，根据俯仰角Pitch方向平衡反馈控制，计算车轮力矩。

步骤1717，将力矩发送给车轮电机，完成俯仰角Pitch平衡。

示意性的，为保证轮腿式机器人落地时的稳定性，通过调整车轮的力矩来实现俯仰角Pitch平衡。

步骤1718，直至轮腿式机器人落地后仍然保持平衡，确定本轮跳绳动作结束。

图18是本申请一个实施例提供的跳跃控制装置的结构框图。该装置包括：

获取模块1810，用于获取跳跃规划信息，所述跳跃规划信息包括所述轮腿式机器人的跳跃时机；

控制模块1820，用于基于所述跳跃规划信息指示的所述跳跃时机，通过调整腿部结构的关节角度实现控制所述腿部结构从第一状态蹬腿起跳；

所述控制模块1820，还用于响应于所述轮腿式机器人达到第二状态，控制所述腿部结构执行收腿动作从所述第二状态调整至第三状态，所述第二状态下所述轮腿式机器人的主体部位的高度高于所述第一状态下所述主体部位的高度，所述主体部位和每个车轮之间通过2个所述腿部结构连接，在所述腿部结构从所述第一状态下至所述第二状态过程中，所述车轮与接触面接触以形成蹬地动作。

在一个可选的实施例中，如图19所示，所述获取模块1810，还包括：

获取单元1811，用于获取目标障碍物的运动图像，所述目标障碍物为对所述轮腿式机器人造成阻碍的障碍物；

第一确定单元1812，用于基于所述运动图像确定所述目标障碍物与所述轮腿式机器人之间的相对运动速度，和所述目标障碍物与所述轮腿式机器人之间的相对位置；

所述第一确定单元1812，还用于根据所述相对运动速度和所述相对位置确定所述跳跃时机。

在一个可选的实施例中，所述第一确定单元1812，还用于根据所述相对运动速度和所述相对位置确定起跳时间窗，所述起跳时间窗用于指示所述轮腿式机器人的起跳时机范围；

所述第一确定单元1812，还用于在所述起跳时间窗内确定所述跳跃时机。

在一个可选的实施例中，所述跳跃规划信息还包括目标跳跃高度；

所述第一确定单元1812，还用于在所述起跳时间窗内基于所述目标跳跃高度确定所述跳跃时机。

在一个可选的实施例中，所述轮腿式机器人还包括轮腿电机，所述轮腿电机用于对所述腿部结构的弯曲程度进行控制；

所述第一确定单元1812，还用于基于所述目标跳跃高度确定起跳加速度；

所述第一确定单元1812，还用于基于所述起跳加速度确定目标作用力，所述目标作用力为用于提供所述轮腿式机器人向上蹬腿的作用力；

所述控制模块1820，还用于基于所述目标作用力控制所述轮腿电机对所述腿部结构进行控制。

在一个可选的实施例中，所述控制模块1820，还用于响应于所述车轮对所述接触面的压力为零，控制所述腿部结构执行所述收腿动作从所述第二状态调整至所述第三状态；

或，

响应于所述轮腿式机器人的向上加速度为零，控制所述腿部结构执行所述收腿动作从所述第二状态调整至所述第三状态。

在一个可选的实施例中，所述控制模块1820中还包括：第二确定单元1822，用于基于所述跳跃规划信息，确定所述车轮的目标离地距离；

所述第二确定单元1822，还用于确定所述车轮在所述目标离地距离下，所述腿部结构对应的所述第三状态；

控制单元1823，用于控制所述腿部结构从所述第二状态调整至所述第三状态。

在一个可选的实施例中，所述控制模块1820，还用于响应于所述轮腿式机器人满足下落要求，在下落过程中控制所述腿部结构从所述第三状态调整至第四状态，所述第四状态下所述腿部结构的长度大于所述第三状态下所述腿部结构的长度。

在一个可选的实施例中，所述控制模块1820，还用于响应于所述轮腿式机器人满足触地要求，控制所述腿部结构从所述第四状态调整至第五状态，所述第四状态下所述腿部结构的长度大于所述第五状态下所述腿部结构的长度。

在一个可选的实施例中，所述控制模块1820，还用于基于所述轮腿式机器人的运动状态数据对所述车轮中设置的车轮电机进行控制，所述车轮电机为用于对所述车轮的转动提供电力输出的装置。

在一个可选的实施例中，所述运动状态数据中包括俯仰角度信息，所述俯仰角度信息用于指示所述轮腿式机器人在前进后退方向上的角度；

所述第二确定单元1822，还用于基于所述俯仰角度信息确定平衡控制力矩，所述平衡控制力矩是用于保持所述轮腿式机器人处于平衡状态的力矩；

所述控制单元1823，还用于以所述平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制。

在一个可选的实施例中，所述第二确定单元1822，还用于确定第一俯仰角度信息，所述第一俯仰角信息为所述轮腿式机器人处于下落状态时的俯仰角信息；

所述第二确定单元1822，还用于基于所述第一俯仰角度信息确定第一平衡控制力矩；

所述控制单元1823，还用于响应于所述车轮与所述接触面处于所述接触状态，以所述第一平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制。

在一个可选的实施例中，所述第二确定单元1822，还用于确定第二俯仰角信息，所述第二俯仰角信息为所述轮腿式机器人在所述车轮与所述接触面处于所述接触状态时的俯仰角信息；

所述第二确定单元1822，还用于基于所述第一俯仰角度信息确定第二平衡控制力矩；

所述控制单元1823，还用于响应于确定到达所述跳跃时机对应的时刻之前，以所述第二平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制。

在一个可选的实施例中，所述第二确定单元1822，还用于根据所述平衡控制力矩确定所述车轮对应的参考速度；

所述控制单元1823，还用于控制所述车轮以所述参考速度进行旋转工作。

综上所述，本申请实施例提供的跳跃控制装置，在实现轮腿式机器人与跳跃相关功能的跳跃控制时，首先获取轮腿式机器人的跳跃规划信息，该跳跃规划信息用于指示跳跃时机，根据该跳跃时机控制轮腿式机器人的腿部结构从第一状态开始蹬腿，以实现轮腿式机器人的蹬腿起跳过程。在实现跳跃的过程中，当满足离地要求时，控制腿部结构从第二状态调整至第三状态，以实现轮腿式机器人的收腿悬空过程，其中，第三状态下的车轮与接触面的距离大于第二状态下的车轮与接触面的距离。即通过对腿部结构的控制实现了轮腿式机器人的跳跃功能，提高了机器人执行动作和功能的多样性，也提高了机器人对地面的适应性。

需要说明的是：上述实施例提供的跳跃控制装置，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，上述实施例提供的跳跃控制装置，与跳跃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20示出了本申请一个示例性实施例提供的电子设备2000的结构框图。该电子设备2000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2000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2000实现为轮腿式机器人中的控制设备部分。

通常，电子设备2000包括有：处理器2001和存储器2002。

处理器2001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2001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2001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2001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2001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2002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2002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2002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2001所执行以实现本申请中方法实施例提供的跳跃控制方法。

在一些实施例中，电子设备2000还可选包括有：外围设备接口2003和至少一个外围设备。处理器2001、存储器2002和外围设备接口2003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2003相连。具体地，外围设备包括：射频电路2004、显示屏2005、摄像头组件2006、音频电路2007、定位组件2008和电源2009中的至少一种。

外围设备接口2003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2001和存储器2002。在一些实施例中，处理器2001、存储器2002和外围设备接口2003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2001、存储器2002和外围设备接口2003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2004用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路2004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2004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。可选的，射频电路2004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2004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2004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2005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2005是触摸显示屏时，显示屏2005还具有采集在显示屏2005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2001进行处理。此时，显示屏2005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2005可以为一个，设置在电子设备2000的前面板；在另一些实施例中，显示屏2005可以为至少两个，分别设置在电子设备2000的不同表面或呈折叠设计；在另一些实施例中，显示屏2005可以是柔性显示屏，设置在电子设备2000的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏2005还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏2005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2006用于采集图像或视频。可选的，摄像头组件2006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2006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2007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2001进行处理，或者输入至射频电路2004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2000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2001或射频电路2004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2007还可以包括耳机插孔。

定位组件2008用于定位电子设备2000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2008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2009用于为电子设备2000中的各个组件进行供电。电源2009可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源2009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2000还包括有一个或多个传感器2010。该一个或多个传感器2010包括但不限于：加速度传感器2011、陀螺仪传感器2012、压力传感器2013、指纹传感器2014、光学传感器2015以及接近传感器2016。

加速度传感器2011可以检测以电子设备2000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2011可以用于检测重力加速度在三个坐标轴上的分量。处理器2001可以根据加速度传感器2011采集的重力加速度信号，控制显示屏2005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2011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2012可以检测电子设备2000的机体方向及转动角度，陀螺仪传感器2012可以与加速度传感器2011协同采集用户对电子设备2000的3D动作。处理器2001根据陀螺仪传感器2012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2013可以设置在电子设备2000的侧边框和/或显示屏2005的下层。当压力传感器2013设置在电子设备2000的侧边框时，可以检测用户对电子设备2000的握持信号，由处理器2001根据压力传感器2013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2013设置在显示屏2005的下层时，由处理器2001根据用户对显示屏2005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2014用于采集用户的指纹，由处理器2001根据指纹传感器2014采集到的指纹识别用户的身份，或者，由指纹传感器2014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2001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2014可以被设置在电子设备2000的正面、背面或侧面。当电子设备2000上设置有物理按键或厂商Logo时，指纹传感器2014可以与物理按键或厂商Logo集成在一起。

光学传感器2015用于采集环境光强度。在一个实施例中，处理器2001可以根据光学传感器2015采集的环境光强度，控制显示屏2005的显示亮度。具体地，当环境光强度较高时，调高显示屏2005的显示亮度；当环境光强度较低时，调低显示屏2005的显示亮度。在另一个实施例中，处理器2001还可以根据光学传感器2015采集的环境光强度，动态调整摄像头组件2006的拍摄参数。

接近传感器2016，也称距离传感器，通常设置在电子设备2000的前面板。接近传感器2016用于采集用户与电子设备2000的正面之间的距离。在一个实施例中，当接近传感器2016检测到用户与电子设备2000的正面之间的距离逐渐变小时，由处理器2001控制显示屏2005从亮屏状态切换为息屏状态；当接近传感器2016检测到用户与电子设备2000的正面之间的距离逐渐变大时，由处理器2001控制显示屏2005从息屏状态切换为亮屏状态。

本领域技术人员可以理解，图20中示出的结构并不构成对电子设备2000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跳跃控制方法。

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跳跃控制方法。

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跳跃控制方法。

可选的，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

1.一种跳跃控制方法，其特征在于，应用于轮腿式机器人中，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取跳跃规划信息，包括：

获取目标障碍物的运动图像，所述目标障碍物为对所述轮腿式机器人造成阻碍的障碍物；

基于所述运动图像确定所述目标障碍物与所述轮腿式机器人之间的相对运动速度，和所述目标障碍物与所述轮腿式机器人之间的相对位置；

根据所述相对运动速度和所述相对位置确定所述跳跃时机。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述相对运动速度和所述相对位置确定所述跳跃时机，包括：

根据所述相对运动速度和所述相对位置确定起跳时间窗，所述起跳时间窗用于指示所述轮腿式机器人的起跳时机范围；

在所述起跳时间窗内确定所述跳跃时机。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述跳跃规划信息还包括目标跳跃高度；

所述在所述起跳时间窗内确定所述跳跃时机，包括：

在所述起跳时间窗内基于所述目标跳跃高度确定所述跳跃时机。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述轮腿式机器人还包括轮腿电机，所述轮腿电机用于对所述腿部结构的弯曲程度进行控制；

所述在所述起跳时间窗内基于所述目标跳跃高度确定所述跳跃时机之后，还包括：

基于所述目标跳跃高度确定起跳加速度；

基于所述起跳加速度确定目标作用力，所述目标作用力为用于提供所述轮腿式机器人向上蹬腿的作用力；

基于所述目标作用力控制所述轮腿电机对所述腿部结构进行控制。

6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述响应于所述轮腿式机器人达到第二状态，控制所述腿部结构执行收腿动作从所述第二状态调整至第三状态，包括：

响应于所述车轮对所述接触面的压力为零，控制所述腿部结构执行所述收腿动作从所述第二状态调整至所述第三状态；

或，

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述腿部结构执行所述收腿动作从所述第二状态调整至所述第三状态，包括：

基于所述跳跃规划信息，确定所述车轮的目标离地距离；

确定所述车轮在所述目标离地距离下，所述腿部结构对应的所述第三状态；

控制所述腿部结构从所述第二状态调整至所述第三状态。

8.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述响应于所述轮腿式机器人达到第二状态，控制所述腿部结构执行收腿动作从所述第二状态调整至第三状态之后，还包括：

响应于所述轮腿式机器人满足下落要求，在下落过程中控制所述腿部结构从所述第三状态调整至第四状态，所述第四状态下所述腿部结构的长度大于所述第三状态下所述腿部结构的长度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述响应于所述轮腿式机器人满足下落要求，在下落过程中控制所述腿部结构从所述第三状态调整至第四状态之后，包括：

响应于所述轮腿式机器人满足触地要求，控制所述腿部结构从所述第四状态调整至第五状态，所述第四状态下所述腿部结构的长度大于所述第五状态下所述腿部结构的长度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述轮腿式机器人的运动状态数据对所述车轮中设置的车轮电机进行控制，所述车轮电机为用于对所述车轮的转动提供电力输出的装置。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述运动状态数据中包括俯仰角度信息，所述俯仰角度信息用于指示所述轮腿式机器人在前进后退方向上的角度；

所述基于所述轮腿式机器人的运动状态数据对所述车轮中设置的车轮电机进行控制，包括：

基于所述俯仰角度信息确定平衡控制力矩，所述平衡控制力矩是用于保持所述轮腿式机器人处于平衡状态的力矩；

以所述平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述俯仰角度信息确定平衡控制力矩，包括：

确定第一俯仰角度信息，所述第一俯仰角信息为所述轮腿式机器人处于下落状态时的俯仰角信息；

基于所述第一俯仰角度信息确定第一平衡控制力矩；

所述以所述平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制，包括：

响应于所述车轮与所述接触面处于所述接触状态，以所述第一平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述俯仰角度信息确定平衡控制力矩，包括：

确定第二俯仰角信息，所述第二俯仰角信息为所述轮腿式机器人在所述车轮与所述接触面处于所述接触状态时的俯仰角信息；

基于所述第一俯仰角度信息确定第二平衡控制力矩；

所述以所述平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制，包括：

响应于确定到达所述跳跃时机对应的时刻之前，以所述第二平衡控制力矩对所述车轮电机进行控制。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述以所述平衡控制力矩对所述车轮对所述车轮电机进行控制，包括：

根据所述平衡控制力矩确定所述车轮对应的参考速度；

控制所述车轮以所述参考速度进行旋转工作。

15.一种跳跃控制装置，其特征在于，应用于轮腿式机器人中，所述装置包括：

16.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述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，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所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至14任一所述的跳跃控制方法。

17.一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中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由处理器加载并执行以实现如权利要求1至14任一所述的跳跃控制方法。