[发明专利]一种机器人姿态控制方法、装置、可读存储介质及机器人

权利要求书

1.一种机器人姿态控制方法，其特征在于，包括：

构建机器人的虚拟模型，所述虚拟模型包括所述机器人的飞轮倒立摆模型以及所述机器人的脚底面与水平面所成夹角；

基于所述虚拟模型，对所述机器人进行外环闭环反馈、内环抗外界位置扰动、内环抗外界速度扰动以及内环抗外界力扰动的姿态控制。

2.根据权利要求1所述的机器人姿态控制方法，其特征在于，所述构建机器人的虚拟模型包括：

构建所述虚拟模型的关节空间和工作空间；

构建从所述机器人的关节空间到所述虚拟模型的关节空间的正运动学映射关系；

构建从所述虚拟模型的关节空间到所述虚拟模型的工作空间的正运动学映射关系；

构建从所述虚拟模型的工作空间到所述虚拟模型的关节空间的逆运动学映射关系；

构建从所述虚拟模型的关节空间到所述机器人的关节空间的逆运动学映射关系。

3.根据权利要求1所述的机器人姿态控制方法，其特征在于，所述对所述机器人进行外环闭环反馈、内环抗外界位置扰动、内环抗外界速度扰动以及内环抗外界力扰动的姿态控制包括：

通过预设的闭环反馈控制器输出控制力；

通过预设的导纳控制器将所述控制力转化为所述虚拟模型的工作空间的位姿控制量；

通过预设的第二逆向映射模块将所述位姿控制量转化为所述虚拟模型的关节空间的第一关节控制量；

通过预设的第一逆向映射模块将所述第一关节控制量转化为所述机器人的关节空间的第二关节控制量；

根据所述第二关节控制量对所述机器人进行姿态控制。

4.根据权利要求3所述的机器人姿态控制方法，其特征在于，所述对所述机器人进行外环闭环反馈、内环抗外界位置扰动、内环抗外界速度扰动以及内环抗外界力扰动的姿态控制还包括：

通过预设的零空间模块进行抗外界位置扰动的内环反馈控制；

通过预设的外力估计模块进行对外力的估计并抵消外界力扰动；

通过预设的惯性测量传感器测量所述机器人的腰部姿态的变化量；

通过预设的第一正向映射模块将所述机器人的腰部姿态的变化量转化为所述虚拟模型的关节空间的第一关节变化量；

通过预设的第二正向映射模块将所述第一关节变化量转化为所述虚拟模型的工作空间的第二关节变化量。

5.根据权利要求4所述的机器人姿态控制方法，其特征在于，所述通过预设的零空间模块进行抗外界位置扰动的内环反馈控制包括：

将所述第一关节变化量进行解耦，得到水平面夹角变化量和关节角变化量；

使用预设的雅克比矩阵计算所述关节角变化量的零空间的基向量；

根据所述水平面夹角变化量、所述关节角变化量和所述零空间的基向量计算所述虚拟模型的关节空间的关节控制偏移量。

6.根据权利要求2所述的机器人姿态控制方法，其特征在于，所述构建所述虚拟模型的关节空间和工作空间包括：

根据下式构建所述虚拟模型的关节空间的坐标向量：

Θ=[θ₁,θ₂,θ₃,γ]^T

其中，θ₁为所述虚拟模型的摆杆与脚面所成夹角，θ₂为所述虚拟模型的摆杆长度，θ₃为所述虚拟模型的飞轮与摆杆所成夹角，γ为所述虚拟模型的脚底面与水平面所成夹角，Θ为所述虚拟模型的关节空间的坐标向量。