机器人运动规划方法及装置、机器人控制设备和存储介质.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114115295A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111625781.X(22)申请日2021.12.28(71)申请人深圳市优必选科技股份有限公司地址518000广东省深圳市南山区学苑大道1001号南山智园C1栋16、22楼(72)发明人周江琛熊友军刘益彰葛利刚陈春玉罗秋月闫萌(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463代理人杜杨(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书3页说明书14页附图3页(54)发明名称机器人运动规划方法及装置、机器人控制设备和存储介质(57)摘要本申请提供一种机器人运动规划方法及装置、机器人控制设备和存储介质，涉及机器人控制技术领域。本申请在根据双足机器人在当前控制时刻的质心实际投影信息以及在当前控制时刻的预测时域内的期望落脚点分布信息，对双足机器人在预测时域包括的下一控制时刻的质心期望投影信息进行预测的基础上，根据质心实际投影信息、双足机器人在当前控制时刻的实际零力矩点位置、期望落脚点分布信息中与下一控制时刻对应的目标期望落脚点位置以及预测出的质心期望投影信息，基于柔顺控制算法规划出下一控制时刻的质心目标投影信息，从而有效削弱双足机器人的建模误差和状态估计误差对步态规划结果的影响，提升步态规划结果在实际执行时的步态稳定性。CN114115295ACN114115295A权利要求书1/3页1.一种机器人运动规划方法，其特征在于，所述方法包括：根据双足机器人在当前控制时刻的质心实际投影信息以及所述双足机器人在当前控制时刻的预测时域内的期望落脚点分布信息，对所述双足机器人在所述预测时域包括的下一控制时刻的质心期望投影信息进行预测；根据所述质心实际投影信息、所述双足机器人在当前控制时刻的实际零力矩点位置、所述期望落脚点分布信息中与下一控制时刻对应的目标期望落脚点位置以及预测出的质心期望投影信息，基于柔顺控制算法规划出所述双足机器人在下一控制时刻的质心目标投影信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望落脚点分布信息包括当前控制时刻以后连续多个控制时刻各自的期望落脚点位置，所述根据双足机器人在当前控制时刻的质心实际投影信息以及所述双足机器人在当前控制时刻的预测时域内的期望落脚点分布信息，对所述双足机器人在所述预测时域包括的下一控制时刻的质心期望投影信息进行预测的步骤，包括：以最小化所述预测时域的质心投影跟踪误差惩罚为优化目的，根据所有期望落脚点位置、所述质心实际投影信息及预存的质心投影变化关系和零力矩点分布约束条件，针对质心投影急动度进行优化式预测，得到所述双足机器人在当前控制时刻需要使用的目标质心投影急动度，其中所述质心投影变化关系用于表示相邻两个控制时刻各自的质心投影信息与对应质心投影急动度之间的关联关系；根据所述目标质心投影急动度、所述质心实际投影信息以及所述质心投影变化关系，计算得到所述质心期望投影信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预测时域的质心投影跟踪误差惩罚采用如下式子进行表达：其中，F用于表示所述预测时域的质心投影跟踪误差惩罚，f1用于表示所述预测时域的质心投影跟踪位置误差惩罚，f2用于表示所述预测时域的质心投影跟踪急动度惩罚，W(k)用于表示满足所述质心投影变化关系的所述预测时域内第k个控制时刻的质心投影信息所包括的质心投影位置，用于表示所述预测时域内第k个控制时刻的期望落脚点位置，U(k)用于表示所述预测时域内第k个控制时刻的质心投影急动度，α用于表示数值大于零的所述质心投影跟踪位置误差惩罚的惩罚系数，β用于表示数值大于零的所述质心投影跟踪急动度惩罚的惩罚系数，N用于表示所述预测时域的控制时刻总数。2CN114115295A权利要求书2/3页4.根据权利要求1‑3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述质心期望投影信息包括质心期望投影位置及质心期望投影速度，所述质心实际投影信息包括质心实际投影位置及质心实际投影速度，所述根据所述质心实际投影信息、所述双足机器人在当前控制时刻的实际零力矩点位置、所述期望落脚点分布信息中与下一控制时刻对应的目标期望落脚点位置以及预测出的质心期望投影信息，基于柔顺控制算法规划出所述双足机器人在下一控制时刻的质心目标投影信息的步骤，包括：计算所述质心期望投影位置与所述质心实际投影位置之间的投影位置差异、所述质心期望投影速度与所述质心实际投影速度之间的投影速度差异，以及所述目标期望落脚点位置与所述实际零力矩点位置之间的双足位置差异；调用与柔顺控制算法对应的投影位置控制系数、投影速度控制系数以及零力矩点控制系数，按照所述柔顺控制算法所对应的质心投影加速度控制律对所述投影位置差异、所述投