CN116774713B - 轮腿式机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质 - Google Patents

轮腿式机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种轮腿式机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质，属于人工智能技术领域。本申请通过控制第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿依次从第一台阶移动至第二台阶，并在移动任一轮腿时，控制其他两个轮腿稳定在台阶上，从而在保证轮腿式机器人自身平衡的情况下，实现了轮腿式机器人上楼梯的功能，提高了轮腿式机器人执行动作和功能的多样性，也提高了轮腿式机器人对地面的适应性。

Description

轮腿式机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质
技术领域
本申请涉及人工智能技术领域，特别涉及一种轮腿式机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质。
背景技术
目前，轮腿式机器人由于其在地面运动的敏捷性和灵活性，引起了研究人员的广泛关注。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，如何控制这种机器人实现更多的动作，是目前的主要研究方向。
发明内容
本申请实施例提供了一种轮腿式机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质，该方法能够实现控制轮腿式机器人执行上楼梯的动作。该技术方案如下：
一方面，提供了一种轮腿式机器人的控制方法，该轮腿式机器人包括第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿，该方法包括：
控制该第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制该第二轮腿和该辅助轮腿稳定在该第一台阶上，该第一台阶和该第二台阶之间具有高度差；
控制该第二轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿稳定在该第二台阶上，该辅助轮腿稳定在该第一台阶上；
控制该辅助轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿和该第二轮腿稳定在该第二台阶上。
一方面，提供了一种轮腿式机器人的控制装置，该轮腿式机器人包括第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿，该装置包括：
第一轮腿控制模块，用于控制该第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制该第二轮腿和该辅助轮腿稳定在该第一台阶上，该第一台阶和该第二台阶之间具有高度差；
第二轮腿控制模块，用于控制该第二轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿稳定在该第二台阶上，该辅助轮腿稳定在该第一台阶上；
辅助轮腿控制模块，用于控制该辅助轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿和该第二轮腿稳定在该第二台阶上。
在一些实施例中，该第一轮腿控制模块包括：
第一控制子模块，用于控制该第一轮腿蹬地，以使该第一轮腿离开该第一台阶；
第二控制子模块，用于在该第一轮腿离开该第一台阶且未接触到该第二台阶的时间段内，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向移动，以使该第一轮腿下落时移动至该第二台阶上。
在一些实施例中，该第一控制子模块包括：
获取单元，用于基于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差以及蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的目标关节力矩；
控制单元，用于基于该目标关节力矩，控制该第一轮腿蹬地，以使该第一轮腿基于该第一台阶的反作用力向上抬起。
在一些实施例中，该轮腿式机器人还包括基座，该基座位于该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿的上方，与该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿均相连；
该获取单元，用于基于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差，获取该基座与该第一轮腿相连的一侧需要抬起的目标角度；基于该目标角度，确定该第一轮腿离开该第一台阶的起始加速度与该第一轮腿离开该第一台阶所需的反作用力；基于该起始加速度、该反作用力以及该蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的目标关节力矩。
在一些实施例中，该第二控制子模块用于在该第一轮腿离开该第一台阶且未接触到该第二台阶的时间段内，控制该第一轮腿收缩第一距离，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向摆动第二距离；其中，该第一距离大于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差，该第二距离大于该第一轮腿的车轮的半径，且小于该第二台阶的宽度。
在一些实施例中，该第二控制子模块，用于基于该第一距离和收缩动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的第一关节力矩；基于该第一关节力矩，控制该第一轮腿收缩第一距离。
在一些实施例中，该第二控制子模块，用于基于该第二距离以及向该第二台阶摆动对应的轮腿移动方向，确定该第一轮腿对应电机的第二关节力矩；基于该第二关节力矩，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向摆动第二距离。
在一些实施例中，该辅助轮腿控制模块包括：
第三控制子模块，用于控制该轮腿式机器人的基座向上移动第三距离，该第三距离大于或等于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差；
第四控制子模块，用于控制该轮腿式机器人在该第二台阶上向前移动，以使与该基座相连的该辅助轮腿移动至该第二台阶上。
在一些实施例中，该第三控制子模块，用于基于该第三距离以及伸展动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的第三关节力矩和该第二轮腿对应电机的第四关节力矩；基于该第三关节力矩和该第四关节力矩，控制该第一轮腿和该第二轮腿伸展第三距离，以使该基座向上移动第三距离。
在一些实施例中，该装置还包括：
第一平衡控制模块，用于控制该轮腿式机器人以该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿为支撑，在该第一台阶上保持平衡。
在一些实施例中，该第一平衡控制模块用于控制该轮腿式机器人的基座向下移动，以使与该基座相连的该辅助轮腿接触该第一台阶；控制该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点位于该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内。
在一些实施例中，该第一平衡控制模块，还用于控制该轮腿式机器人在该第一台阶上向前移动，以使该第一轮腿和该第二轮腿移动至该第一台阶与该第二台阶的交界处。
在一些实施例中，该装置还包括：
基座控制模块，用于控制该轮腿式机器人的基座向该第二台阶的方向移动，以使该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点从该第一台阶移动至该第二台阶。
在一些实施例中，该装置还包括：
第二平衡控制模块，用于控制该轮腿式机器人以该第一轮腿和该第二轮腿为支撑，在该第二台阶上保持平衡。
在一些实施例中，该基座控制模块，还用于控制该轮腿式机器人的基座向前移动，以使该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点移动至目标位置，该目标位置为与该第一轮腿和该第二轮腿的台阶接触点的连线距离小于距离阈值，且位于该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内的位置。
一方面，提供了一种轮腿式机器人，该轮腿式机器人包括第一轮腿、第二轮腿、辅助轮腿、基座、一个或多个处理器和一个或多个存储器，该基座位于第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿的上方，该基座与第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿均相连，该一个或多个存储器中存储有至少一条计算机程序，该至少一条计算机程序由该一个或多个处理器加载并执行以实现该轮腿式机器人的控制方法。
一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，该至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现该轮腿式机器人的控制方法。
一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括至少一条计算机程序，该至少一条计算机程序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至少一条计算机程序，处理器执行该至少一条计算机程序，使得该计算机设备实现该轮腿式机器人的控制方法。
本申请实施例提供的技术方案，通过控制第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿依次从第一台阶移动至第二台阶，并在移动任一轮腿时，控制其他两个轮腿稳定在台阶上，从而在保证轮腿式机器人自身平衡的情况下，实现了轮腿式机器人上楼梯的功能，提高了轮腿式机器人执行动作和功能的多样性，也提高了轮腿式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是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制方法的实施环境示意图；
图2是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制方法的流程图；
图4是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制方法的流程图；
图5是本申请实施例提供的一种获取关节角度信息的示意图；
图6是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人在第一台阶上的姿态示意图；
图7是本申请实施例提供的一种获取轮腿抬起高度的是示意图；
图8是本申请实施例提供的一种移动第一轮腿的示意图；
图9是本申请实施例提供的一种移动基座的示意图；
图10是本申请实施例提供的一种移动第二轮腿的示意图；
图11是本申请实施例提供的一种移动基座的示意图；
图12是本申请实施例提供的一种空间角度的示意图；
图13是本申请实施例提供的一种控制俯仰角平衡的示意图；
图14是本申请实施例提供的一种控制横滚角平衡的示意图；
图15是本申请实施例提供的一种移动基座的示意图；
图16是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制装置的结构示意图；
图17是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的结构示意图。
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，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。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他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中术语“第一”“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”、“第二”、“第n”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。
为了便于理解本申请实施例的技术过程，下面对本申请实施例所涉及的一些名词进行解释：
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。
人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。
本申请所提供的方案主要涉及人工智能技术中的机器人技术，机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿人某种技能的机械电子设备，随着计算机技术和人工智能技术的发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。
轮腿式机器人：轮腿式机器人是一种通过轮腿结构对机器人进行运动控制的机器人，具有很高的车轮能量和很强的适应能力，可以克服不平坦的地形。其中，轮腿结构包括2个部分，分别为包含至少一个关节的腿部以及车轮。由于轮腿式机器人仅通过轮腿的车轮与地面接触，因此往往存在平衡控制的问题。
以下对本申请的实施环境进行介绍，图1是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制方法的实施环境示意图，参见图1，该实施环境包括轮腿式机器人100和控制设备200，轮腿式机器人100和控制设备200之间通过有线或者无线网络相互连接。
在本申请实施例中，该轮腿式机器人100的结构如图2所示，该轮腿式机器人100包括第一轮腿110、第二轮腿120、辅助轮腿130和基座140，基座140位于第一轮腿110、第二轮腿120和辅助轮腿130的上方，与该第一轮腿110、第二轮腿120和辅助轮腿130均相连。
第一轮腿110和第二轮腿120用于带动机器人移动，第一轮腿110与第二轮腿120的结构相同，下面以第一轮腿110为例进行说明。如图2所示，第一轮腿110包括2个腿部结构111和车轮112，2个腿部结构111均与车轮112相连。其中，2个腿部结构111均包括大腿结构1111和小腿结构1112，也即是，该第一轮腿110包括2个大腿结构1111和2个小腿结构1112，大腿结构1111与对应的小腿结构1112之间通过转动关节连接。2个腿部结构111均对应于一个第一电机150，每个第一电机150与对应腿部结构111中的大腿结构1111相连，用于控制对应的腿部结构111进行伸缩，也即是，该第一轮腿110通过2个第一电机150进行控制，第一轮腿110的2个大腿结构1111分别通过对应的第一电机150的输出轴与基座140相连。车轮112为主动轮，该车轮112能够基于第二电机160的驱动实现主动转动，从而控制轮腿式机器人100执行相应的动作，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。
辅助轮腿130用于辅助轮腿式机器人保持平衡，以使轮腿式机器人能够完成如上楼梯等复杂动作。如图2所示，辅助轮腿130包括辅助腿131和辅助车轮132。辅助腿131通过第三电机170的输出轴与基座140连接，该第三电机170用于控制辅助轮腿130相对于基座上下摆动。辅助车轮132为被动轮，在辅助轮腿130接触地面的情况下，该辅助车轮132能够随轮腿式机器人100的运动在地面上滚动。
该轮腿式机器人100还包括处理器、电池等硬件结构，可选地，处理器和电池安装在基座140中。该处理器用于控制轮腿式机器人执行各种动作，可选地，该处理器是独立的硬件结构，或者，该轮腿式机器人包括微型计算机，该处理器集成在微型计算机中。
该控制设备200可以是终端或遥控器。其中，终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等，本申请实施例对此不作限定。在一些实施例中，该控制设备200用于向轮腿式机器人100发送控制命令，以控制该轮腿式机器人100执行相应的动作。
基于图1所示的实施环境，图3是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制方法的流程图，该方法由轮腿式机器人的处理器执行，如图3所示，该实施例包括以下步骤。
301、轮腿式机器人控制第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制第二轮腿和辅助轮腿稳定在该第一台阶上，该第一台阶和该第二台阶之间具有高度差。
在本申请实施例中，该第二台阶高于第一台阶，也即是，该第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶的过程，是该轮腿式机器人执行上楼梯动作的过程。
在一些实施例中，处理器首先控制轮腿式机器人以上述3个轮腿为支撑，在第一台阶上保持平衡，然后控制一个轮腿进行移动，另外两个轮腿不动，以使该轮腿式机器人执行上楼梯动作的过程中能够保持平衡。
302、轮腿式机器人控制第二轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制第一轮腿稳定在该第二台阶上，辅助轮腿稳定在该第一台阶上。
303、轮腿式机器人控制该辅助轮腿从该第一台阶移动至第二台阶上，控制第一轮腿和第二轮腿稳定在该第二台阶上。
在一些实施例中，对于上述步骤301至303，轮腿式机器人基于台阶信息，控制上述3个轮腿进行移动，以控制轮腿式机器人执行上楼梯的动作。其中，该台阶信息用于描述台阶的特征以及轮腿式机器人相对于台阶的位置，包括台阶宽度、第一台阶和第二台阶的高度差以及轮腿式机器人与第一台阶或第二台阶之间的距离等。
可选地，轮腿式机器人通过2种方式获取该台阶信息。一种实现方式中，技术人员通过控制设备向轮腿式机器人发送控制指令，该控制指令携带该台阶信息，轮腿式机器人的处理器接收该控制指令，获取控制指令携带的台阶信息。另一种实现方式中，轮腿式机器人安装有图像采集传感器，该图像采集传感器能够获取包含第一台阶和第二台阶的图像，轮腿式机器人基于图像采集传感器所获取的图像，获取该台阶信息。
本申请实施例提供的技术方案，通过控制第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿依次从第一台阶移动至第二台阶，并在移动任一轮腿时，控制其他两个轮腿稳定在台阶上，从而在保证轮腿式机器人自身平衡的情况下，实现了轮腿式机器人上楼梯的功能，提高了轮腿式机器人执行动作和功能的多样性，也提高了轮腿式机器人对地面的适应性。
上述图3对应的实施例是对本申请提出的轮腿式机器人的控制方法的简要介绍，下面基于图1所示的实施环境以及图2所介绍的轮腿式机器人，结合图4，对该方法进行详细介绍。图4是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制方法的流程图，本申请实施例以轮腿式机器人基于图像采集传感器获取台阶信息为例进行说明，如图4所示，该方法由轮腿式机器人执行，包括以下步骤。
401、轮腿式机器人控制该轮腿式机器人以该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿为支撑，在该第一台阶上保持平衡。
可选地，轮腿式机器人控制第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿保持在第一台阶上保持不动，或者，将第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿调整至稳定状态。下面对将3个轮腿调整至稳定状态的过程进行说明。
在一些实施例中，轮腿式机器人控制该轮腿式机器人的基座向下移动，以使与该基座相连的辅助轮腿接触该第一台阶，控制该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点位于第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内。
示例性地，对控制基座向下移动的过程进行说明。轮腿式机器人基于图像采集传感器所发送的图像，获取辅助轮腿与第一台阶之间的距离，基于该辅助轮腿与第一台阶之间的距离以及收缩动作所对应的轮腿移动方向，获取第一轮腿对应电机的目标关节力矩τ1和第二轮腿对应电机的目标关节力矩τ2，也即是，获取图2中第一轮腿对应的2个第一电机150的目标关节力矩τ1以及第二轮腿对应的2个第一电机150的目标关节力矩τ2，基于目标关节力矩τ1对第一轮腿的对应的2个第一电机150进行控制，基于目标关节力矩τ2对第二轮腿对应的2个第一电机150进行控制，以控制第一轮腿和第二轮腿进行收缩，从而使轮腿式机器人的基座向下移动。可选的，该目标关节力矩τ1为包括2个力矩的向量，每个力矩对应于第一轮腿的一个第一电机，该2个力矩相同或不同，本申请实施例对目标关节力矩τ1的数据形式不作限定。目标关节力矩τ2的数据形式与目标关节力矩τ1同理，在此不再赘述。
示例性地，对获取目标关节力矩τ1目标关节力矩τ2的过程进行说明。轮腿式机器人基于辅助轮腿与第一台阶之间的距离，确定基座的目标移动轨迹，该目标移动轨迹用于描述基座向下移动所需时长以及在基座移动过程中，每个时刻基座所处的位置，轮腿式机器人基于每个时刻基座所处的位置以及收缩动作所对应的轮腿移动方向，获取每个时刻对应的第一轮腿对应电机的目标关节力矩τ1和第二轮腿对应电机的目标关节力矩τ2，任一时刻的目标关节力矩τ1和目标关节力矩τ2用于控制轮腿进行收缩，以使基座从上一时刻的位置移动至该时刻的位置。例如，以获取任一时刻第一轮腿对应电机的目标关节力矩τ1为例，如图5所示，控制器基于该时刻下基座所处的位置，确定第一轮腿的车轮在机器人坐标系中的位置X3(x3，z3)，该机器人坐标系是以基座所处的位置为原点的XZ坐标系，基于第一轮腿的2个腿部结构与基座连接点之间的距离l′0，确定该2个腿部结构与基座的连接点在机器人坐标系中的位置分别为X1(0.5l′0，0)和X5(-0.5l’0，0)，基于该2个腿部结构与基座的连接点的位置以及第一轮腿的车轮的位置，通过公式(1)，确定2个连接点与第一轮腿的车轮之间的距离，基于2个连接点与第一轮腿的车轮之间的距离以及2个腿部结构的尺寸，确定第一轮腿的关节角度信息，该关节角度信息为第一轮腿与基座之间的角度，如图5所示，该关节角度信息包括关节角θ11、关节角θ12、关节角θ21和关节角θ22，基于该关节角度信息，获取该时刻下第一轮腿对应电机的目标关节力矩τ1。
其中，l5和l6分别为第一轮腿的2个腿部结构与基座的连接点与车轮之间的距离，l1和l3分别为2个腿部结构中大腿结构的尺寸，l2和l4分别为2个腿部结构中小腿结构的尺寸。
可选地，轮腿式机器人通过控制辅助轮腿对应的电机，也即是控制图2中的第三电机170，调整辅助轮腿与基座之间的角度，从而控制轮腿式机器人质心在台阶上的投影点位于3个轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内。
在一些实施例中，轮腿式机器人首先控制该轮腿式机器人在该第一台阶上向前移动，以使该第一轮腿和该第二轮腿移动至该第一台阶与该第二台阶的交界处，然后控制该轮腿式机器人的基座向下移动。通过将第一轮腿和第二轮腿移动至第一台阶和第二台阶的交界处，减少了上楼梯时第一轮腿和第二轮腿需要移动的距离，从而使轮腿式机器人能够更好的完成上楼梯的动作。
示例性地，对控制该轮腿式机器人在第一台阶上向前移动的过程进行说明。轮腿式机器人获取第一轮腿和第二轮腿的车轮与台阶交界处之间的距离以及2个车轮的参考转动速度，基于所获取的距离以及参考转动速度，获取用于控制2个车轮的力矩，基于该2个车轮的力矩，对2个车轮的电机进行控制，也即是，对图2中的2个第二电机160进行控制，以使2个车轮进行转动，从而使轮腿式机器人在第一台阶上向前移动。可选地，轮腿式机器人随机确定2个车轮的参考转动速度，或者，技术人员通过控制设备向该轮腿式机器人发送机器人移动速度的控制指令，轮腿式机器人通过接收该控制命令，基于2个车轮的半径以及该控制命令中携带的移动速度，获取2个车轮的参考转动速度。
示例性地，图6示出了该轮腿式机器人在第一台阶上3个视角的图像以及三维视图，如图6所示，该轮腿式机器人通过3个轮腿在第一台阶上保持平衡，第一轮腿601和第二轮腿602位于台阶交界处，辅助轮腿603位于第一台阶上，轮腿式机器人质心在台阶的投影点604位于3个轮腿的台阶接触点构成的三角形内。
402、轮腿式机器人控制该第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制该第二轮腿和该辅助轮腿稳定在该第一台阶上，该第一台阶和该第二台阶之间具有高度差。
在一些实施中，控制第一轮腿移动至第二台阶的过程包括：轮腿式机器人首先控制第一轮腿抬起，然后在第一轮腿离开第一台阶且未接触第二台阶的时间段内，控制第一轮腿向第二台阶的方向移动，从而在第一轮腿下落时移动至第二台阶上。下面通过步骤402A至402B对上述过程进行说明。
402A、轮腿式机器人控制该第一轮腿蹬地，以使该第一轮腿离开第一台阶。
在一些实施例中，轮腿式机器人基于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差以及蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的目标关节力矩τ3，也即是，获取图2中第一轮腿对应的2个第一电机150的目标关节力矩τ3，基于该目标关节力矩τ3，控制该第一轮腿蹬地，以使该第一轮腿基于该第一台阶的反作用力向上抬起。该目标关节力矩τ3的数据形式与步骤401中目标关节力矩τ1同理，在此不再赘述。
示例性地，对获取目标关节力矩τ3的过程进行说明。控制器基于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差，获取基座与第一轮腿相连的一侧需要抬起的目标角度，基于该目标角度，确定该第一轮腿离开该第一台阶的起始加速度与第一轮腿离开第一台阶所需的反作用力，基于该起始加速度、反作用力以及该蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的目标关节力矩τ3。
示例性地，对基于目标角度获取起始加速度和反作用力的过程进行说明。如图7所示，控制器基于该目标角度，通过公式(3)，确定第一轮腿需要抬起的高度Δl，基于该第一轮腿需要抬起的高度，确定该起始加速度和反作用力。
其中，l0表示第一轮腿与第二轮腿的车轮之间的距离，表示目标角度。
402B、轮腿式机器人在该第一轮腿离开该第一台阶且未接触到第二台阶的时间段内，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向移动，以使该第一轮腿下落时移动至该第二台阶上。
在一些实施例中，轮腿式机器人在该第一轮腿离开该第一台阶且未接触到该第二台阶的时间段内，控制该第一轮腿收缩第一距离，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向摆动第二距离，以使该第一轮腿移动至该第二台阶上。其中，该第一距离大于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差，该第二距离大于该第一轮腿的轮子的半径，且小于该第二台阶的宽度。
示例性地，对控制第一轮腿收缩第一距离的过程进行说明。轮腿式机器人基于该第一距离和收缩动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的第一关节力矩，也即是，获取图2中第一轮腿对应的2个第一电机150的第一关节力矩，基于该第一关节力矩，控制该第一轮腿收缩第一距离。
示例性地，对控制第一轮腿像第二台阶的方向摆动第二距离的过程进行说明。轮腿式机器人基于该第二距离以及向该第二台阶摆动对应的轮腿移动方向，确定该第一轮腿对应电机的第二关节力矩，也即是，获取图2中第一轮腿对应的2个第一电机150的第二关节力矩，基于该第二关节力矩，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向摆动第二距离。
需要说明的是，基于第一距离获取第一关节力矩的过程以及基于第二距离获取第二关节力矩的过程，与步骤401中图5对应的过程同理，在此不再赘述。该第一关节力矩和第二关节力矩的数据形式与步骤401中目标关节力矩τ1同理，在此不再赘述。
示例性地，图8示出了第一轮腿移动过程中轮腿式机器人3个视角的图像以及三维视图，图8中分别用实线和虚线表示表示未移动第一轮腿时以及移动第一轮腿后轮腿式机器人的姿态，如图8所示，轮腿式机器人首先通过控制第一轮腿801蹬地使其向上抬起，然后在第一轮腿未接触台阶的时间段内，控制第一轮腿收缩并向第二台阶的方向摆动，从而在第一轮腿下落时移动至第二台阶上，在此过程中，保持第二轮腿802和辅助轮腿803稳定在第一台阶上。第一轮腿移动至第二台阶后，该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点804在3个轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内，从而能够保持轮腿式机器人的平衡。
403、轮腿式机器人控制该轮腿式机器人的基座向该第二台阶的方向移动，以使该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点从该第一台阶移动至该第二台阶。
在一些实施例中，轮腿式机器人基于该轮腿式机器人质心当前的位置，确定基座需要向第二台阶的方向移动的距离，基于该基座需要向第二台阶的方向移动的距离，获取用于控制基座移动的关节力矩，基于获取到的关节力矩，对图2中第一轮腿的2个第一电机150和第二轮腿的2个第一电机150进行控制，以在保持第一轮腿和第二轮腿的车轮不动的情况下，使基座向第二台阶的方向移动。通过控制基座向第二台阶的方向移动，使轮腿式机器人质心移动到第二台阶的上方，以使后续步骤中控制第二轮腿移动至第二台阶时，轮腿式机器人能够更好的保持平衡，从而能够更好的完成上楼梯的动作。其中，用于控制第一轮腿的关节力矩以及用于控制第二轮腿的关节力矩的数据形式与步骤401中目标关节力矩τ1同理，在此不再赘述。
需要说明的是，在移动基座的过程中，辅助轮腿会随基座的移动在第一台阶上向第二台阶的方向移动，轮腿式机器人始终保持该轮腿机器人质心在台阶上的投影点位于3个轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内，从而使轮腿式机器人始终保持平衡。
示例性地，图9示出了基座移动过程中轮腿式机器人3个视角的图像以及三维视图，图9中分别用实线和虚线表示未移动基座时以及移动基座后轮腿式机器人的姿态，如图9所示，在第一轮腿901和第二轮腿902的车轮不动的情况下，控制轮腿式机器人的基座905向第二台阶的方向移动，从而使轮腿式机器人质心在台阶上的投影点904移动至第二台阶，在此过程中，辅助轮腿903随基座的移动向第二台阶的方向移动。
404、轮腿式机器人控制该第二轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿稳定在该第二台阶上，该辅助轮腿稳定在该第一台阶上。
在一些实施例中，轮腿式机器人基于与步骤402同理的方法，控制第二轮腿移动至第二台阶，在此不再赘述。
示例性地，图10示出了第二轮腿移动过程中，轮腿式机器人3个视角的图像以及三维视图，图10中分别用实线和虚线表示未移动第二轮腿时以及移动第二轮腿后轮腿式机器人的姿态，如图10所示，轮腿式机器人控制第二轮腿1002向下蹬地，在第二轮腿未接触台阶的时间段内，控制第二轮腿收缩并向第二台阶的方向摆动，从而使第二轮腿下落时移动至第二台阶上，在此过程中，控制第一轮腿1001稳定在第二台阶上，控制辅助轮腿1003稳定在第一台阶上。第二轮腿移动至第二台阶上后，轮腿式机器人质心在台阶上的投影点1004位于3个轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内。
405、轮腿式机器人控制轮腿式机器人的基座向前移动，以使该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点移动至目标位置，该目标位置为与第一轮腿和第二轮腿的台阶接触点的连线距离小于距离阈值，且位于第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内的位置。
在一些实施例中，轮腿式机器人基于与步骤403同理的方法，控制机器人的基座向前移动，在此不再赘述。通过将轮腿式机器人质心在台阶上的投影点移动至目标位置，使该轮腿式机器人的质心进一步前移，从而能够在后续步骤中，降低轮腿式机器人以2个轮腿在第二台阶上保持平衡的难度，使该轮腿式机器人能够更好的完成上楼梯的动作。
需要说明的是，在基座向前移动的过程中，辅助轮腿随基座的移动在第一台阶上向前移动。
示例性地，图11示出了基座移动过程中轮腿式机器人3个视角的图像以及三维立体图，图11中分别用实线和虚线表示未移动基座时以及移动基座后轮腿式机器人的姿态，如图11所示，在第一轮腿1101和第二轮腿1102的车轮保持不动的情况下，轮腿式机器人控制基座1105向前移动，从而使轮腿式机器人质心在台阶上的投影点1104移动至目标位置。在基座向前移动的过程中，辅助轮腿1103随基座的移动在第一台阶上向前移动。
在一些实施例中，轮腿式机器人首先控制该轮腿式机器人在第二台阶上向前移动目标距离，该目标距离小于第二轮腿的台阶接触点与第二台阶和第三台阶的交界处之间的距离，该第三台阶与第二台阶之间具有高度差，然后控制基座向前移动，以使轮腿式机器人质心在台阶上的投影点移动至目标位置。通过控制轮腿式机器人向前移动目标距离，增大了第一轮腿和第二轮腿与第一台阶和第二台阶的交界处之间的距离，从而能够避免后续步骤中轮腿式机器人通过第一轮腿和第二轮腿保持平衡时，从第二台阶上掉落回第一台阶的情况，使该轮腿式机器人能够更好的完成上楼梯的动作。
406、轮腿式机器人控制该轮腿式机器人以该第一轮腿和该第二轮腿为支撑，在该第二台阶上保持平衡。
在一些实施例中，轮腿式机器人通过控制轮腿式机器人的3个空间角度，使该轮腿式机器人以第一轮腿和第二轮腿为支撑保持平衡。其中，该3个空间角度为俯仰角pitch、横滚角roll以及偏航角yaw。示例性地，图12是本申请提供的一种空间角度的示意图，图12示出了基于基座中心建立的三维空间的右手笛卡尔坐标系，其中，X轴为沿轮腿式机器人前进方向的坐标轴，对应横滚角roll，Y轴为沿轮腿式机器人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。
示例性地，对控制俯仰角的方法进行说明。如图13所示，轮腿式机器人首先获取第一轮腿和第二轮腿的车轮中心的参考移动速度以及当前的移动速度该参考移动速度为车轮中心根据轮腿式机器人的运动状态需要达到的移动速度，例如，若当前需要轮腿式机器人在平衡状态下保持稳定不动，则该参考移动速度为0。轮腿式机器人将和的差值输入比例-积分-微分(PID)控制器1301，得到轮腿式机器人的参考俯仰角θref，然后，轮腿式机器人获取轮腿式机器人的当前的俯仰角θ，将θref与θ之间的差值输入PID控制器1302，得到参考俯仰角速度轮腿式机器人获取轮腿式机器人当前的俯仰角速度将与之间的差值输入PID控制器1303，得到用于控制俯仰角平衡的力矩，基于获取到的力矩控制2个车轮的第二电机，从而实现对轮腿式机器人的俯仰角平衡进行控制。可选地，θ以及基于轮腿式机器人的姿态传感器得到。
示例性地，对控制横滚角的方法进行说明。如图14所示，轮腿式机器人获取轮腿式机器人的参考横滚角以及当前的横滚角可选地，在没有接收到横滚角控制指令的情况下，轮腿式机器人将参考横滚角为获取为0°，在接收到横滚角控制指令的情况下，将横滚角控制指令中携带的横滚角获取为参考横滚角。可选地，轮腿式机器人基于姿态传感器获取当前的横滚角。轮腿式机器人将与之间的差值输入PID控制器1401，得到第一轮腿和第二轮腿需要伸缩的距离Δl′，将Δl′输入逆运动学解算器(IK)1402，得到第一轮腿和第二轮腿的关节角度信息，基于该关节角度信息，得到用于控制横滚角平衡的力矩，基于获取的力矩控制第一轮腿的2个第一电机和第二轮腿的2个第一电机，从而实现对轮腿式机器人的横滚角平衡进行控制。通过图14所示的方法，能够在轮腿与基座之间缺少roll方向的自由度的情况下，也即是，在轮腿无法相对于基座进行左右摆动的情况下，控制轮腿式机器人在横滚角方向的平衡。其中，用于控制第一轮腿的力矩以及用于控制第二轮腿的力矩的数据形式与步骤401中目标关节力矩τ1同理，在此不再赘述。
示例性地，对控制偏航角的方法进行说明。轮腿式机器人获取轮腿式机器人的参考偏航角φref以及当前的偏航角φ。可选地，在没有接收到偏航角控制指令的情况下，轮腿式机器人将参考偏航角获取为0°，在接收到偏航角控制指令的情况下，将该偏航角控制指令中携带的偏航角获取为参考偏航角。可选地，轮腿式机器人基于姿态传感器获取当前的横滚角。轮腿式机器人基于φref和φ之间的差值，获取第一轮腿的车轮中心的参考移动速度以及第二轮腿的车轮中心的参考移动速度基于以及车轮的半径，获取2个车轮的参考转速，基于2个车轮的参考转速，获取用于控制偏航角平衡的力矩，基于获取到的力矩，对2个车轮的第二电机进行控制，从而实现对轮腿式机器人的偏航角平衡控制。
需要说明的是，在轮腿式机器人基于第一轮腿和第二轮腿为支撑，在第二台阶上保持平衡后，虽然辅助轮腿仍与第一台阶接触，但该辅助轮腿与第一台阶之间的作用力趋近于0，也即是，轮腿式机器人不再基于辅助轮腿为支撑保持平衡，从而为后续步骤中将辅助轮腿移动至第二台阶上奠定了良好的基础。
407、轮腿式机器人控制该辅助轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿和该第二轮腿稳定在该第二台阶上。
在一些实施例中，控制辅助轮腿移动至第二台阶上的过程包括：轮腿式机器人控制该轮腿式机器人的基座向上移动第三距离，该第三距离大于或等于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差，控制该轮腿式机器人在该第二台阶上向前移动，以使与该基座相连的辅助轮腿移动至该第二台阶上。
可选地，轮腿式机器人记录有该轮腿式机器人的初始高度，该初始高度为轮腿式机器人在第一台阶上以3个轮腿保持平衡时，基座与第一台阶之间的距离，相应地，该第三距离还可以是轮腿式机器人当前高度与初始高度之间的高度差。通过初始高度获取该第三距离，从而使基座向上移动第三距离后，轮腿式机器人的高度与初始高度保持一致，从而能够更好的进行下一次上楼梯的动作。
示例性地，对控制基座向上移动第三距离的过程进行说明。控制器基于该第三距离以及伸展动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的第三关节力矩和该第二轮腿对应电机的第四关节力矩，也即是，获取图2中第一轮腿对应的2个第一电机150的第三关节力矩以及第二轮腿对应的2个第一电机150的第四关节力矩，基于该第三关节力矩和第四关节力矩，控制该第一轮腿和该第二轮腿伸展第三距离，以使该基座向上移动第三距离。需要说明的是，基于第三距离获取第三关节力矩和第四关节力矩的过程与步骤401中图5对应的过程同理，在此不再赘述。该第三关节力矩和第四关节力矩的数据形式与步骤401中目标关节力矩τ1同理，在此不再赘述。
示例性地，图15示出了基座向上移动第三距离的过程中轮腿式机器人3个视角的图像以及三维立体图，如图15所示，轮腿式机器人控制基座1505向上移动第三距离，从而使辅助轮腿1503离开第一台阶，在此过程中，轮腿式机器人控制第一轮腿1501和第二轮腿1502在第二台阶上保持稳定。
需要说明的是，在控制辅助轮腿从第一台阶抬起并移动至第二台阶上的过程中，由于轮腿式机器人的姿态发生变化，因此该轮腿式机器人质心的位置也发生变化，为保持该轮腿式机器人在俯仰角方向上的平衡，轮腿式机器实时获取轮腿式机器人质心的位置，基于该轮腿式机器人质心的位置、步骤406中的PID控制器1301、PID控制1302以及PID控制器1303，获取用于控制俯仰角平衡的力矩，基于获取到的力矩对2个车轮的第二电机进行控制，从而保持该轮腿式机器人在俯仰角方向的平衡。
本申请实施例提供的技术方案，通过控制第一轮腿、第二轮腿和辅助轮腿依次从第一台阶移动至第二台阶，并在移动任一轮腿时，控制其他两个轮腿稳定在台阶上，从而在保证轮腿式机器人自身平衡的情况下，实现了轮腿式机器人上楼梯的功能，提高了轮腿式机器人执行动作和功能的多样性，也提高了轮腿式机器人对地面的适应性。
图16是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的控制装置的结构示意图，如图16所示，该装置包括：第一轮腿控制模块1601、第二轮腿控制模块1602和辅助轮腿控制模块1603。
第一轮腿控制模块1601，用于控制该第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制该第二轮腿和该辅助轮腿稳定在该第一台阶上，该第一台阶和该第二台阶之间具有高度差；
第二轮腿控制模块1602，用于控制该第二轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿稳定在该第二台阶上，该辅助轮腿稳定在该第一台阶上；
辅助轮腿控制模块1603，用于控制该辅助轮腿从该第一台阶移动至该第二台阶上，控制该第一轮腿和该第二轮腿稳定在该第二台阶上。
在一些实施例中，该第一轮腿控制模块1601包括：
第一控制子模块，用于控制该第一轮腿蹬地，以使该第一轮腿离开该第一台阶；
第二控制子模块，用于在该第一轮腿离开该第一台阶且未接触到该第二台阶的时间段内，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向移动，以使该第一轮腿下落时移动至该第二台阶上。
在一些实施例中，该第一控制子模块包括：
获取单元，用于基于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差以及蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的目标关节力矩；
控制单元，用于基于该目标关节力矩，控制该第一轮腿蹬地，以使该第一轮腿基于该第一台阶的反作用力向上抬起。
在一些实施例中，该轮腿式机器人还包括基座，该基座位于该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿的上方，与该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿均相连；
该获取单元，用于基于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差，获取该基座与该第一轮腿相连的一侧需要抬起的目标角度；基于该目标角度，确定该第一轮腿离开该第一台阶的起始加速度与该第一轮腿离开该第一台阶所需的反作用力；基于该起始加速度、该反作用力以及该蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的目标关节力矩。
在一些实施例中，该第二控制子模块用于在该第一轮腿离开该第一台阶且未接触到该第二台阶的时间段内，控制该第一轮腿收缩第一距离，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向摆动第二距离；其中，该第一距离大于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差，该第二距离大于该第一轮腿的车轮的半径，且小于该第二台阶的宽度。
在一些实施例中，该第二控制子模块，用于基于该第一距离和收缩动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的第一关节力矩；基于该第一关节力矩，控制该第一轮腿收缩第一距离。
在一些实施例中，该第二控制子模块，用于基于该第二距离以及向该第二台阶摆动对应的轮腿移动方向，确定该第一轮腿对应电机的第二关节力矩；基于该第二关节力矩，控制该第一轮腿向该第二台阶的方向摆动第二距离。
在一些实施例中，该辅助轮腿控制模块1603包括：
第三控制子模块，用于控制该轮腿式机器人的基座向上移动第三距离，该第三距离大于或等于该第一台阶与该第二台阶之间的高度差；
第四控制子模块，用于控制该轮腿式机器人在该第二台阶上向前移动，以使与该基座相连的该辅助轮腿移动至该第二台阶上。
在一些实施例中，该第三控制子模块，用于基于该第三距离以及伸展动作对应的轮腿移动方向，获取该第一轮腿对应电机的第三关节力矩和该第二轮腿对应电机的第四关节力矩；基于该第三关节力矩和第四关节力矩，控制该第一轮腿和该第二轮腿伸展第三距离，以使该基座向上移动第三距离。
在一些实施例中，该装置还包括：
第一平衡控制模块，用于控制该轮腿式机器人以该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿为支撑，在该第一台阶上保持平衡。
在一些实施例中，该第一平衡控制模块用于控制该轮腿式机器人的基座向下移动，以使与该基座相连的该辅助轮腿接触该第一台阶；控制该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点位于该第一轮腿、该第二轮腿和该辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内。
在一些实施例中，该第一平衡控制模块，还用于控制该轮腿式机器人在该第一台阶上向前移动，以使该第一轮腿和该第二轮腿移动至该第一台阶与该第二台阶的交界处。
在一些实施例中，该装置还包括：
基座控制模块，用于控制该轮腿式机器人的基座向该第二台阶的方向移动，以使该轮腿式机器人质心在台阶上的投影点从该第一台阶移动至该第二台阶。
需要说明的是：上述实施例提供的轮腿式机器人的控制装置在控制轮腿式机器人时，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，即将装置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，上述实施例提供的轮腿式机器人的控制装置与轮腿式机器人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。
本公开实施例提供了一种用于执行上述轮腿式机器人的控制方法的轮腿式机器人，图17是本申请实施例提供的一种轮腿式机器人的结构示意图，该轮腿式机器人1700可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或多个处理器(CentralProcessing Units，CPU)1701和一个或多个的存储器1702，其中，该一个或多个存储器1702中存储有至少一条程序代码，该至少一条程序代码由该一个或多个处理器1701加载并执行以实现上述各个方法实施例提供的方法。当然，该服务器1700还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该服务器1700还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括至少一条程序代码的存储器，上述至少一条程序代码可由处理器执行以完成上述实施例中的轮腿式机器人的控制方法。例如，该计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-OnlyMemory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括至少一条计算机程序，该至少一条计算机程序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至少一条计算机程序，处理器执行该至少一条计算机程序，使得该计算机设备执行上述轮腿式机器人的控制方法所执行的操作。
在一些实施例中，本申请实施例所涉及的计算机程序可被部署在一个计算机设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算机设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算机设备上执行，分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算机设备可以组成区块链系统。
需要说明的是，本申请所涉及的信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)、数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)以及信号，均为经用户授权或者经过各方充分授权的，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。例如，本申请中涉及到的台阶信息都是在充分授权的情况下获取的。
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，该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。
上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 (29)

1.一种轮腿式机器人的控制方法，其特征在于，所述轮腿式机器人包括第一轮腿、第二轮腿、辅助轮腿以及基座，所述基座位于所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿的上方，与所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿均相连，所述方法包括：
控制所述第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制所述第二轮腿和所述辅助轮腿稳定在所述第一台阶上，所述第一台阶和所述第二台阶之间具有高度差；
控制所述基座向所述第二台阶的方向移动，以使所述轮腿式机器人质心在台阶上的投影点从所述第一台阶移动至所述第二台阶；
控制所述第二轮腿从所述第一台阶移动至所述第二台阶上，控制所述第一轮腿稳定在所述第二台阶上，所述辅助轮腿稳定在所述第一台阶上；
控制所述基座向前移动，以使所述轮腿式机器人质心在台阶上的投影点移动至目标位置，所述目标位置为与所述第一轮腿和所述第二轮腿的台阶接触点的连线距离小于距离阈值，且位于所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内的位置；
控制所述辅助轮腿从所述第一台阶移动至所述第二台阶上，控制所述第一轮腿和所述第二轮腿稳定在所述第二台阶上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上包括：
控制所述第一轮腿蹬地，以使所述第一轮腿离开所述第一台阶；
在所述第一轮腿离开所述第一台阶且未接触到所述第二台阶的时间段内，控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向移动，以使所述第一轮腿下落时移动至所述第二台阶上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一轮腿蹬地，以使所述第一轮腿离开所述第一台阶包括：
基于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差以及蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的目标关节力矩；
基于所述目标关节力矩，控制所述第一轮腿蹬地，以使所述第一轮腿基于所述第一台阶的反作用力向上抬起。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差以及蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的目标关节力矩包括：
基于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差，获取所述基座与所述第一轮腿相连的一侧需要抬起的目标角度；
基于所述目标角度，确定所述第一轮腿离开所述第一台阶的起始加速度与所述第一轮腿离开所述第一台阶所需的反作用力；
基于所述起始加速度、所述反作用力以及所述蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的目标关节力矩。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第一轮腿离开所述第一台阶且未接触到所述第二台阶的时间段内，控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向移动包括：
在所述第一轮腿离开所述第一台阶且未接触到所述第二台阶的时间段内，控制所述第一轮腿收缩第一距离，控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向摆动第二距离；
其中，所述第一距离大于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差，所述第二距离大于所述第一轮腿的车轮的半径，且小于所述第二台阶的宽度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一轮腿向上收缩第一距离包括：
基于所述第一距离和收缩动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的第一关节力矩；
基于所述第一关节力矩，控制所述第一轮腿收缩第一距离。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向摆动第二距离包括：
基于所述第二距离以及向所述第二台阶摆动对应的轮腿移动方向，确定所述第一轮腿对应电机的第二关节力矩；
基于所述第二关节力矩，控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向摆动第二距离。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述辅助轮腿从所述第一台阶移动至所述第二台阶上包括：
控制所述轮腿式机器人的基座向上移动第三距离，所述第三距离大于或等于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差；
控制所述轮腿式机器人在所述第二台阶上向前移动，以使与所述基座相连的所述辅助轮腿移动至所述第二台阶上。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制所述轮腿式机器人的基座向上移动第三距离包括：
基于所述第三距离以及伸展动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的第三关节力矩和所述第二轮腿对应电机的第四关节力矩；
基于所述第三关节力矩和所述第四关节力矩，控制所述第一轮腿和所述第二轮腿伸展第三距离，以使所述基座向上移动第三距离。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上之前，所述方法还包括：
控制所述轮腿式机器人以所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿为支撑，在所述第一台阶上保持平衡。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制所述轮腿式机器人以所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿为支撑，在所述第一台阶上保持平衡包括：
控制所述轮腿式机器人的基座向下移动，以使与所述基座相连的所述辅助轮腿接触所述第一台阶；
控制所述轮腿式机器人质心在台阶上的投影点位于所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制所述轮腿式机器人的基座向下移动，以使与所述基座相连的所述辅助轮腿接触所述第一台阶之前，所述方法还包括：
控制所述轮腿式机器人在所述第一台阶上向前移动，以使所述第一轮腿和所述第二轮腿移动至所述第一台阶与所述第二台阶的交界处。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述辅助轮腿从所述第一台阶移动至所述第二台阶上之前，所述方法还包括：
控制所述轮腿式机器人以所述第一轮腿和所述第二轮腿为支撑，在所述第二台阶上保持平衡。
14.一种轮腿式机器人的控制装置，其特征在于，所述轮腿式机器人包括第一轮腿、第二轮腿、辅助轮腿以及基座，所述基座位于所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿的上方，与所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿均相连，所述装置包括：
第一轮腿控制模块，用于控制所述第一轮腿从第一台阶移动至第二台阶上，控制所述第二轮腿和所述辅助轮腿稳定在所述第一台阶上，所述第一台阶和所述第二台阶之间具有高度差；
基座控制模块，用于控制所述基座向所述第二台阶的方向移动，以使所述轮腿式机器人质心在台阶上的投影点从所述第一台阶移动至所述第二台阶；
第二轮腿控制模块，用于控制所述第二轮腿从所述第一台阶移动至所述第二台阶上，控制所述第一轮腿稳定在所述第二台阶上，所述辅助轮腿稳定在所述第一台阶上；
所述基座控制模块，还用于控制所述基座向前移动，以使所述轮腿式机器人质心在台阶上的投影点移动至目标位置，所述目标位置为与所述第一轮腿和所述第二轮腿的台阶接触点的连线距离小于距离阈值，且位于所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内的位置；
辅助轮腿控制模块，用于控制所述辅助轮腿从所述第一台阶移动至所述第二台阶上，控制所述第一轮腿和所述第二轮腿稳定在所述第二台阶上。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一轮腿控制模块包括：
第一控制子模块，用于控制所述第一轮腿蹬地，以使所述第一轮腿离开所述第一台阶；
第二控制子模块，用于在所述第一轮腿离开所述第一台阶且未接触到所述第二台阶的时间段内，控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向移动，以使所述第一轮腿下落时移动至所述第二台阶上。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一控制子模块包括：
获取单元，用于基于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差以及蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的目标关节力矩；
控制单元，用于基于所述目标关节力矩，控制所述第一轮腿蹬地，以使所述第一轮腿基于所述第一台阶的反作用力向上抬起。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述获取单元，用于基于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差，获取所述基座与所述第一轮腿相连的一侧需要抬起的目标角度；基于所述目标角度，确定所述第一轮腿离开所述第一台阶的起始加速度与所述第一轮腿离开所述第一台阶所需的反作用力；基于所述起始加速度、所述反作用力以及所述蹬地动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的目标关节力矩。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二控制子模块，用于在所述第一轮腿离开所述第一台阶且未接触到所述第二台阶的时间段内，控制所述第一轮腿收缩第一距离，控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向摆动第二距离；其中，所述第一距离大于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差，所述第二距离大于所述第一轮腿的车轮的半径，且小于所述第二台阶的宽度。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第二控制子模块，用于基于所述第一距离和收缩动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的第一关节力矩；基于所述第一关节力矩，控制所述第一轮腿收缩第一距离。
20.根据权利要求18所述的装置，所述第二控制子模块，用于基于所述第二距离以及向所述第二台阶摆动对应的轮腿移动方向，确定所述第一轮腿对应电机的第二关节力矩；基于所述第二关节力矩，控制所述第一轮腿向所述第二台阶的方向摆动第二距离。
21.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述辅助轮腿控制模块包括：
第三控制子模块，用于控制所述轮腿式机器人的基座向上移动第三距离，所述第三距离大于或等于所述第一台阶与所述第二台阶之间的高度差；
第四控制子模块，用于控制所述轮腿式机器人在所述第二台阶上向前移动，以使与所述基座相连的所述辅助轮腿移动至所述第二台阶上。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第三控制子模块，用于基于所述第三距离以及伸展动作对应的轮腿移动方向，获取所述第一轮腿对应电机的第三关节力矩和所述第二轮腿对应电机的第四关节力矩；基于所述第三关节力矩和所述第四关节力矩，控制所述第一轮腿和所述第二轮腿伸展第三距离，以使所述基座向上移动第三距离。
23.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一平衡控制模块，用于控制所述轮腿式机器人以所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿为支撑，在所述第一台阶上保持平衡。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第一平衡控制模块，用于控制所述轮腿式机器人的基座向下移动，以使与所述基座相连的所述辅助轮腿接触所述第一台阶；控制所述轮腿式机器人质心在台阶上的投影点位于所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿的台阶接触点构成的三角形范围内。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第一平衡控制模块，还用于控制所述轮腿式机器人在所述第一台阶上向前移动，以使所述第一轮腿和所述第二轮腿移动至所述第一台阶与所述第二台阶的交界处。
26.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二平衡控制模块，用于控制所述轮腿式机器人以所述第一轮腿和所述第二轮腿为支撑，在所述第二台阶上保持平衡。
27.一种轮腿式机器人，其特征在于，所述轮腿式机器人包括第一轮腿、第二轮腿、辅助轮腿、基座、一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述基座位于所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿的上方，与所述第一轮腿、所述第二轮腿和所述辅助轮腿均相连，所述一个或多个存储器中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由所述一个或多个处理器加载执行以实现如权利要求1至权利要求13任一项所述的轮腿式机器人的控制方法。
28.一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计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至权利要求13任一项所述的轮腿机器人的控制方法。
29.一种计算机程序产品，包括计算机程序，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至权利要求13任一项所述的轮腿机器人的控制方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111776106B (zh) * 2020-08-12 2024-02-23 腾讯科技（深圳）有限公司 机械腿和轮式移动设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109434795A (zh) * 2018-10-29 2019-03-08 华中科技大学 一种具有目标跟踪和自动避障的载物爬楼机器人
AU2019101190A4 (en) * 2019-10-02 2020-01-30 Chen, Zhewen MR Wheel-legged integrated hexapod robot

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4224029B2 (ja) * 2005-01-06 2009-02-12 株式会社東芝 移動ロボット
CN107933729A (zh) * 2017-11-03 2018-04-20 秀信精密电子（深圳）有限公司 智能移动机器人及其上下台阶和行走斜坡面的方法
CN109589215A (zh) * 2018-11-15 2019-04-09 江南大学 一种越障轮椅的底盘机构
CN111776106B (zh) * 2020-08-12 2024-02-23 腾讯科技（深圳）有限公司 机械腿和轮式移动设备
CN214215975U (zh) * 2020-12-11 2021-09-17 安徽工程大学 一种轮腿式爬楼梯机器人
CN214493142U (zh) * 2021-03-26 2021-10-26 东莞市本末科技有限公司 一种轮腿式机器人
CN113753150B (zh) * 2021-05-31 2024-01-12 腾讯科技（深圳）有限公司 轮腿式机器人的控制方法、装置、设备及可读存储介质

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109434795A (zh) * 2018-10-29 2019-03-08 华中科技大学 一种具有目标跟踪和自动避障的载物爬楼机器人
AU2019101190A4 (en) * 2019-10-02 2020-01-30 Chen, Zhewen MR Wheel-legged integrated hexapod robot

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