CN116991154B 移动机器人的运动控制方法和移动机器人 （腾讯科技（深圳）有限公司）

GenerationforWheeled-BipedalWithoutRollJointsonLegs.21Robotics.2023,332-339.本申请公开了一种移动机器人的运动控制机器人包括具有伸缩腿部的第一车轮部和具有2控制所述移动机器人基于所述站立平衡状态进其中，所述基座部在所述站立平衡状态下与水平基准面平所述移动机器人的俯仰角方向的角度表示所述移动机器人在前进方向上的摆动幅度，所述移动机器人的横滚角方向的角度表示所述移动机器人在两腿长度不一致或者两控制所述移动机器人从所述站立平衡状态变化为第一倾斜状态，所控制所述移动机器人从所述第一倾斜状态恢复为所控制所述移动机器人从所述站立平衡状态变化为第二倾斜状态，所控制所述移动机器人从所述第二倾斜状态恢复为所其中，在所述移动机器人从所述第一倾斜状态恢复为所述站控制所述第一车轮部的第一腿部缩短，所述第二车轮部的第其中，在所述第一腿部和所述第二腿部的伸缩过程中，所控制所述第一车轮部的第一腿部伸长，且所述第二车轮部的第二3控制所述第一腿部持续伸长，且所述第二腿部持续缩短，以其中，在所述第一腿部和所述第二腿部的伸缩过程中，所述度在所述站立平衡状态下相同，所述移动机器人在第一时长内处于所述第一单轮着地状控制所述第一车轮部的第一腿部伸长，所述第二车轮部的第其中，在所述第一腿部和所述第二腿部的伸缩过程中，所控制所述第一车轮部的第一腿部缩短，且所述第二车轮部的第二控制所述第一腿部持续缩短，且所述第二腿部持续伸长，以其中，在所述第一腿部和所述第二腿部的伸缩过程中，所述度在所述站立平衡状态下相同，所述移动机器人在第二时长内处于所述第二单轮着地状在所述移动机器人的倾斜角度达到第一限幅时，控制所述移其中，所述移动机器人的倾斜角度用于指示所述基座部所在4在所述移动机器人的倾斜角度达到第二限幅时，控制所述移动其中，所述移动机器人的倾斜角度用于指示所述基座部所在在所述移动机器人的倾斜角度达到第三限幅时，控制所述移其中，所述移动机器人的倾斜角度用于指示所述基座部所在在所述移动机器人的倾斜角度达到第四限幅时，控制所述移动其中，所述移动机器人的倾斜角度用于指示所述基座部所在14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述类双足运动包括所述原地踏步运在所述原地踏步运动的过程中，所述第一车轮部和所述第过程中，所述第一车轮部或所述第二车轮部悬空后的着地位置与悬空前的着地位置不同，所述基座部交替向第三方向和第四方向进行倾斜摇摆，所述第三方向在所述类双足运动的过程中，所述第一车轮部的第一车轮和5在所述类双足运动的过程中，所述第一车轮部的第一车轮和/或所述第二车轮部的第在所述类双足运动的过程中，控制处于所述解锁状态的所述第一车轮部和/或所述第述第一车轮部、所述第二车轮部和所述基座部的运动根据如下信息中的至少一种进行控在所述第一车轮部和所述第二车轮部均着地的情况下，所述第动电机和所述第二车轮部对应的第二驱动电机的电机在所述第一车轮部着地且所述第二车轮部悬空的情况下，所述在所述第二车轮部着地且所述第一车轮部悬空的情况下，所述所述移动机器人中设置有控制器，所述控制器用于控制所述移控制模块，用于控制移动机器人包括的具有伸缩腿部的第一其中，所述移动机器人的基座部在所述站立平衡状态下所述移动机器人的俯仰角方向的角度表示所述移动机器人在前进方向上的摆动幅度，所述移动机器人的横滚角方向的角度表示所述移动机器人在两腿长度不一致或者两6所述存储器中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述处理现如权利要求1至20中任一项所述的移动机器人计算机程序用于被处理器执行，以实现如权利要求1至20中任一项所述的移动机器人的运述芯片的电子设备运行时，用于实现如权利要求1至20中任一项所述的移动机器人的运动7[0001]本申请涉及机器人领域，特别涉及一种移动机器人的运动控制方法和移动机器[0003]以欠驱动系统机器人是轮腿式机器人为例。对于双轮平8[0024]图3是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于两轮站立情况下的主视[0025]图4是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于两轮站立情况下的侧视[0026]图5是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于两轮站立情况下的俯视[0027]图6示出了本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人在配重腿处于内收状态[0028]图7是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于三轮站立情况下的主视[0029]图8是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于三轮站立情况下的侧视[0030]图9是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于三轮站立情况下的俯视[0031]图10是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于三轮站立情况下的立[0032]图11是本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人处于三轮站立情况下的另9[0047]图26是本申请一个示例性实施例提供的站立平衡状态变为第一倾斜状态的示意[0048]图27是本申请一个示例性实施例提供的第一倾斜状态恢复为站立平衡状态的示[0049]图28是本申请一个示例性实施例提供的站立平衡状态变为第二倾斜状态的示意[0050]图29是本申请一个示例性实施例提供的第二倾斜状态恢复为站立平衡状态的示[0051]图30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[0052]图31是本申请一个示例性实施例提供的移动机器人处于第一倾斜状态或第二倾[0071]本申请实施例提供的移动机器人的运动控制方法，可用于冗余驱动系统机器人、节自由度数量的机器人；欠驱动系统机器人是指驱动数量少于关节自由度数量的机器人，[0074]图1示出了本申请一个示例性实施例提供的轮腿式机器人10，轮腿式机器人10是[0076]示意性的，车轮部12包括腿部和轮部。其中，腿部包括大腿单元121和小腿单元[0078]以第一电机1241包括两个电机为例，大腿单元121包括的两杆件分别与第一电机02上，主动轮123固定在转动轴02的另一段上，同步带03套接在同步带轮04上，第二电机[0083]图3_5分别示出了轮腿式机器人10处于两轮站立情况下的主视图、左视图和俯视腿式机器人10处于三轮站立情况下，图7_9示出了轮腿式机器人10处于三轮站立情况下的度θ<180°,机构可处于自稳状态。[0088]为实现轮腿式机器人10的平衡，通常需要对轮腿式机器人10进行平衡反馈控请实施例主要通过三个空间角度进行平衡：俯仰角(pitch)、偏航角(yaw)以及横滚角应的，表示轮腿式机器人10的俯仰角速度，irer表示轮腿式机器人10的俯仰角速度参考[0096]图14示出本申请实施例一个示例性实施例提供的pitch方向的平衡控制的框图。[0097]首先，获取车轮中心移动的参考速度xrer,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义,将xer与轮子中心移动的速度义相减也即当前俯仰角与参考俯仰角之间的差值，将俯仰角差值输入到PID控制器1420，得到[0100]根据上述平衡控制得到的τ可作为轮腿式机器人10的全身的类型控制器的轮子转而对轮腿式机器人的yaw方向角度进行改驱动数量少于关节自由度数量的机器人。其中，欠驱动系统机器人的轮子电机在俯仰角其腿部的运动平面和基座部之间缺乏横滚角方向自由度。以轮腿式机器人包括第一车轮[0112]以类双足运动是原地踏步运动为例，双足机器人可通过零力矩点(ZeroMoment[0114]图17示出了本申请一个示例性实施例提供的移动机器人的运动控制方法的流程[0116]其中，移动机器人包括具有伸缩腿部的第一车轮部和具有伸缩腿部的第二车轮[0127]可以理解为，站立平衡状态是移动机器人处于静态平衡[0129]参考前述内容，轮腿式机器人10的前进方向为由配重腿131指向被动轮132的方倾斜状态向第一单轮着地状态变化时，第一腿部的伸长和第二腿部的缩短是同时进行的，方向上的倾斜角度将随着第一腿部和第二腿倾斜状态向第二单轮着地状态变化时，第一腿部的缩短和第二腿部的伸长是同时进行的，方向上的倾斜角度将随着第一腿部和第二腿[0178]参考前述内容，轮腿式机器人10的前进方向为由配重腿131指向被动轮132的方1201和第二车轮部1202，轮腿式机器人10的前进方向为由配重腿131指向被动轮132的方[0196]可选的，在第一腿部的长度和第二腿部的长度在站立平衡状态下相同的情况下1201和第二车轮部1202，轮腿式机器人10的前进方向为由配重腿131指向被动轮132的方[0222]可选的，在第一腿部的长度和第二腿部的长度在站立平衡状态下相同的情况下2时，控制移动机器人从第一倾斜状态向第一单轮着地状态变化，直至恢复为站立平衡状部的腿部的长度大小的变化以及变化速度计算得到移动机器人在类双足运动过程中的中部的腿部的长度大小的变化以及变化速度计算得到移动机器人在类双足运动过程中的中进行原地踏步运动的过程，移动机器人的第一车轮部和第二车轮部的着地位置保持不变。机器人的前进方向的夹角为锐角。移动机器人的质心位置跟随移动机器人的前机器人的第二车轮部进行转向，比如控制第二车轮部而使得移动机器人从第一单轮着地状态变化为第[0290]示意性的上述内容给出的从第一车轮着地状态到第二单状态下第一车轮和/或第二车轮在参考点存在运动误差，该误差用于实现移动机器人的机[0309]在另一种可选的实现场景下，第一车轮和第二车轮中的[0311]在类双足运动的过程中，控制处于解锁状态的第一车轮部和/或第二车轮部进行动电机和第二车轮部对应的第二驱动电机的电机够得到第一车轮部对应的第一驱动电机和第二车轮部对应的第二驱动电机的电机力矩均够得到着地的车轮部对应的驱动电机的电机力矩为2τ,以此来使用单个轮子与地面的接触力矩实现机器人在类双足运动过程中的pitch方向的平衡0[0376]图31示出了本申请一个示例性实施例提供的移动机器人处于第一倾斜状态或第与水平速度v之间的关系如下公式五所示：可通过如下步骤实现对欠驱动系统机器人的第一车轮部和第二车[0391]1、获取轨迹规划信息，轨迹规划信息用于表示欠驱动系统机器人的目标运动轨动系统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。在一些实施例对道路信息和受力情况的分析确定是否控制欠驱动系统机器人进行类器人的俯仰角度信息，该俯仰角度信息表示欠驱动系统机器人在前进后退方向上的角度，免横滚角超出预设横滚角范围而导致过度控第二车轮的转动带动欠驱动系统机器人沿目标运动轨迹进[0412]随后，基于俯仰角度信息和/或偏航角信息确定欠驱动系统机器人的平衡控制力用于控制移动机器人实现如上所述的移动机器人的运[0418]其中，该种类型的机器人的腿部的运动平面和基座部之间缺乏横滚角方向自由[0421]图32示出了本申请一个示例性实施例提供的移动机器人的运动控制装置的示意是基座部向第一方向倾斜的状态；控制移动机器人从第一倾斜状态恢复为站立平衡状态；部所在的平面与平行于水平基准面的平面的夹角。部所在的平面与平行于水平基准面的平面的夹角。部所在的平面与平行于水平基准面的平面的夹角。机器人的前进方向的夹角为锐角。III，动态影像专家压缩标准音频层面3)、MP4(MovingPictureExpertsGroupAudio理器3301可以采用DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)、FPGA(Field-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(CentralProcessing角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(VirtualReality，虚拟现实)拍摄功能或者其它融合[0455]定位组件3308用于定位电子设备3300的当前地理位置，以实现导航或LBS(LocationBasedService，基于位置的服务)。定位组件3308可以是基于GPS(Global[0456]电源3309用于为电子设备3300中的各个组件进行供电。电源3309可以是交流电、