[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

说明书

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人姿态控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法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。通过本申请，提出了一种全新的虚拟模型，在机器人的飞轮倒立摆模型的基础上又增加了对于机器人脚底面与水平面夹角的考虑，能够充分反应出机器人上身姿态、质心以及脚板姿态等这些对于机器人的平衡以及姿态控制极为关键的要素，基于这一虚拟模型进行姿态控制，具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人姿态控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。

背景技术

现有技术在对双足仿人机器人进行姿态控制时，一般都需要首先对其进行建模。机器人的建模方法可以分为全动力学模型方法和降阶模型方法。全动力学模型对机器人所有的关节和连杆进行建模，规划各个关节的运动和出力。降阶模型方法有线性倒立摆模型、弹性倒立摆模型等等。通过建模将双足仿人机器人简化成为更为简单的虚拟模型，在简单的虚拟模型上进行运动控制，而真实的仿人机器人通过复制虚拟模型的状态实现运动。

目前，支持全动力学模型的双足仿人机器人，其硬件要求高，往往需要力控关节，大扭矩的力控电机直接带来成本的上升和关节控制的难度，不易普及。而线性倒立摆模型的衍生模型往往假设倒立摆摆杆的支点固定于地面，仅仅能够反应机器人质心与支撑点，这使得通过简化模型进行机器人姿态控制的效果不好、鲁棒性较差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人姿态控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决现有的通过简化模型进行机器人姿态控制的效果不好、鲁棒性较差的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种机器人姿态控制方法，可以包括：

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。

进一步地，所述构建机器人的虚拟模型可以包括：

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。

进一步地，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可以包括：

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。

进一步地，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可以包括：