CN112792807A - 机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人 - Google Patents

机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人 Download PDF

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CN112792807A CN202011547522.5A CN202011547522A CN112792807A CN 112792807 A CN112792807 A CN 112792807A CN 202011547522 A CN202011547522 A CN 202011547522A CN 112792807 A CN112792807 A CN 112792807A
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Abstract

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法包括：确定机器人的期望零力矩点；获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力；获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量；按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。通过本申请，机器人即使在面对高低不平的地面环境时，也能保持较好的稳定性。

Description

机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人
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控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
背景技术
双足机器人行走的稳定性一直是一个具有挑战性的研究课题。在现有技术中，通过各种机器人控制方法已能较好地实现机器人在平整地面的稳定行走，但是，当面对高低不平的地面环境时，机器人稳定性较差，难以稳定行走，甚至可能出现倾倒。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决机器人在高低不平的地面环境中稳定性较差的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种机器人控制方法，可以包括：
确定机器人的期望零力矩点；
获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力；
获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量；
按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。
进一步地，所述根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量，可以包括：
计算所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力之间的第一支撑力差值；
计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力之间的第二支撑力差值；
计算所述第一支撑力差值与所述第二支撑力差值之间的第三支撑力差值；
根据所述第三支撑力差值计算所述机器人的腿长变化总量；
根据所述腿长变化总量分别计算所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量。
进一步地，所述根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力，可以包括：
根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置计算支撑力分配系数；
根据所述支撑力分配系数和所述机器人的质量分别计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力。
进一步地，所述根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置计算支撑力分配系数，可以包括：
根据下式计算所述支撑力分配系数：
Figure BDA0002856107470000021
其中，py为所述期望零力矩点，plf为所述左脚位置，prf为所述右脚位置，Kf为所述支撑力分配系数。
进一步地，所述根据所述支撑力分配系数和所述机器人的质量分别计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力，可以包括：
根据下式计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力：
frd＝KfMg
fld＝(1-Kf)Mg
其中，M为所述机器人的质量，g为重力加速度，fld为所述左脚期望支撑力，frd为所述右脚期望支撑力。
进一步地，所述确定机器人的期望零力矩点，可以包括：
获取所述机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述期望零力矩点。
进一步地，所述根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述期望零力矩点，可以包括：
根据下式计算所述期望零力矩点：
Figure BDA0002856107470000031
其中，ξplan为所述规划捕获点，ξmeasure为所述测量捕获点，
Figure BDA0002856107470000032
为预设的控制器参数，py为所述期望零力矩点。
本申请实施例的第二方面提供了一种机器人控制装置，可以包括：
期望零力矩点确定模块，用于确定机器人的期望零力矩点；
期望支撑力计算模块，用于获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力；
腿长变化量计算模块，用于获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量；
运动控制模块，用于按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。
进一步地，所述腿长变化量计算模块可以包括：
第一支撑力差值计算单元，用于计算所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力之间的第一支撑力差值；
第二支撑力差值计算单元，用于计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力之间的第二支撑力差值；
第三支撑力差值计算单元，用于计算所述第一支撑力差值与所述第二支撑力差值之间的第三支撑力差值；
腿长变化总量计算单元，用于根据所述第三支撑力差值计算所述机器人的腿长变化总量；
腿长变化量计算单元，用于根据所述腿长变化总量分别计算所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量。
进一步地，所述期望支撑力计算模块可以包括：
支撑力分配系数计算单元，用于根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置计算支撑力分配系数；
期望支撑力计算单元，用于根据所述支撑力分配系数和所述机器人的质量分别计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力。
进一步地，所述支撑力分配系数计算单元具体用于根据下式计算所述支撑力分配系数：
Figure BDA0002856107470000041
其中，py为所述期望零力矩点，plf为所述左脚位置，prf为所述右脚位置，Kf为所述支撑力分配系数。
进一步地，所述期望支撑力计算单元具体用于根据下式计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力：
frd＝KfMg
fld＝(1-Kf)Mg
其中，M为所述机器人的质量，g为重力加速度，fld为所述左脚期望支撑力，frd为所述右脚期望支撑力。
进一步地，所述期望零力矩点确定模块可以包括：
规划捕获点计算单元，用于获取所述机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
测量捕获点计算单元，用于获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
期望零力矩点计算单元，用于根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述期望零力矩点。
本申请实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在机器人上运行时，使得机器人执行上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例确定机器人的期望零力矩点；获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力；获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量；按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。通过本申请实施例，根据机器人的期望零力矩点在两脚之间进行支撑力的分配，并基于两脚的支撑力对腿长进行调整，使得腿长始终与地面环境相适应，即使面对高低不平的地面环境时，也能保持较好的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它的附图。
图1为机器人在高低不平的地面环境中行走的示意图；
图2为本申请实施例中一种机器人控制方法的一个实施例流程图；
图3为确定机器人的期望零力矩点的示意流程图；
图4为线性倒立摆模型的示意图；
图5为将机器人的双腿等效为弹簧模型的示意图；
图6为腿长调整的示意图；
图7为对弹簧刚度进行调整的示意图；
图8为本申请实施例中一种机器人控制装置的一个实施例结构图；
图9为本申请实施例中一种机器人的示意框图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为叙述简便起见，如无特殊说明，本申请实施例中所提及的机器人均为双足机器人。
本申请实施例主要关注机器人在冠状面上的稳定性，如无特殊说明，本申请实施例中所提及的位置点、速度、加速度等物理量均为在y轴上的分量，其中，y轴正方向为机器人的左侧方向，也即将机器人的行进方向逆时针旋转90度后所指向的方向。
图1所示为机器人在高低不平的地面环境中行走的示意图。本申请实施例将腿长控制作为解决这种地面行走的一种有效方法，通过差异化双足支撑期左右腿的腿长，适应地形高度的变化，来保证行走时姿态的稳定。本申请实施例提出了一种基于捕获点(Capture Point，CP)的控制方法，从左右脚的期望支撑力入手，设计了腿长控制器，在双足支撑期进行腿长实时调整，在单足支持期进行腿长恢复，实现了双足机器人在不平地面行走时姿态的稳定控制。
请参阅图2，本申请实施例中一种机器人控制方法的一个实施例可以包括：
步骤S201、确定机器人的期望零力矩点(Zero Moment Point，ZMP)。
具体地，步骤S201可以包括如图3所示的过程：
步骤S2011、获取所述机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划CP。
在机器人的规划与控制中，通常会采用模型简化的方式来映射复杂的多刚体***，最经典的简化模型是如图4所示的线性倒立摆模型(Linear Inverted PendulumModel，LIPM)。以冠状面为例，LIPM动力学方程如下所示：
Figure BDA0002856107470000081
其中，
Figure BDA0002856107470000082
为机器人的质心加速度，yc为机器人的质心位置，py为机器人的零力矩点，ω为LIPM的自然频率，且
Figure BDA0002856107470000083
g为重力加速度，Zc为机器人的质心高度。
CP是LIPM中一个重要的概念，其物理含义是能实现倒立摆完全静止的一个支撑点。也就是说，在运动过程中机器人如果落脚在CP上，那么可以实现质心的完全静止。
用ξy表示CP，那么根据CP的定义，CP可通过下式计算得到：
Figure BDA0002856107470000084
其中，
Figure BDA0002856107470000085
为机器人的质心速度。
在本申请实施例中，可以预先对机器人的质心位置和质心速度进行规划，具体的规划方法可以根据实际情况采取现有技术中的任意一种规划方法，此处将规划得到的质心位置和质心速度分别记为质心规划位置和质心规划速度。在规划得到质心规划位置和质心规划速度之后，则可以根据下式与之对应的CP，也即规划CP：
Figure BDA0002856107470000086
其中，yplan为所述质心规划位置，
Figure BDA0002856107470000091
为所述质心规划速度，ξplan为所述规划CP。
步骤S2012、获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量CP。
在本申请实施例中，可以基于预先安装在机器人上的六维力传感器和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)所测量得到的数据来对机器人的质心位置和质心速度进行估计，具体的估计方法可以根据实际情况采取现有技术中的任意一种估计方法，此处将估计得到的质心位置和质心速度分别记为质心测量位置和质心测量速度。在得到质心测量位置和质心测量速度之后，则可以根据下式与之对应的CP，也即测量CP：
Figure BDA0002856107470000092
其中，ymeasure为所述质心测量位置，
Figure BDA0002856107470000093
为所述质心测量速度，ξmeasure为所述测量CP。
步骤S2013、根据所述规划CP和所述测量CP计算所述期望ZMP。
对CP的定义式求微分，并将LIPM动力学方程带入，可得：
Figure BDA0002856107470000094
求解上述一阶微分方程，可得：
ξy(t)＝eωtξy(0)+(1-eωt)py
其中，ξy(0)为初始的CP位置。
假设ξy(t)为ξplan，ξy(0)为ξmeasure，代入上式，并进行移向变换，可求得基于CP控制器的期望ZMP：
Figure BDA0002856107470000095
记
Figure BDA0002856107470000096
式中dT为ξmeasure实现对ξplan跟踪所需要的时间，可以根据实际情况进行调整，那么，上式可以写成：
Figure BDA0002856107470000097
通过对
Figure BDA0002856107470000101
这一控制器参数进行调整，即可改变ξmeaasure对ξplan的跟踪效果。
步骤S202、获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望ZMP、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力。
具体地，可以首先根据所述期望ZMP、所述左脚位置和所述右脚位置计算支撑力分配系数，计算公式如下所示：
Figure BDA0002856107470000102
其中，plf为所述左脚位置，prf为所述右脚位置，Kf为所述支撑力分配系数。需要注意的是，由于期望ZMP可能超出左右脚位置，实际使用过程中可以对Kf做限幅处理，以保证0≤Kf≤1。
然后，根据所述支撑力分配系数和所述机器人的质量分别计算期望的左脚支撑力和右脚支撑力，此处分别将其记为左脚期望支撑力和右脚期望支撑力，计算公式如下所示：
frd＝KfMg
fld＝(1-Kf)Mg
其中，M为所述机器人的质量，fld为所述左脚期望支撑力，frd为所述右脚期望支撑力。从以上计算过程可以看出，期望ZMP越靠近哪只脚，则这只脚的期望的支撑力就越大。
步骤S203、获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量。
在本申请实施例中，可以通过六维力传感器来测量机器人实际的左脚支撑力和右脚支撑力，此处分别将其记为左脚测量支撑力和右脚测量支撑力。
如图5所示，在本申请实施例中，可以将机器人的双腿等效为弹簧模型，并基于这一弹簧模型对腿长进行调整。
首先，计算所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力之间的第一支撑力差值。即：ΔF＝flm-frm，其中，flm为所述左脚测量支撑力，frm为所述右脚测量支撑力，ΔF为所述第一支撑力差值。
然后，计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力之间的第二支撑力差值。即：ΔFd＝fld-frd，其中，ΔFd为所述第二支撑力差值。
接着，计算所述第一支撑力差值与所述第二支撑力差值之间的第三支撑力差值，并根据所述第三支撑力差值计算所述机器人的腿长变化总量，即设计如下式所示的腿长控制器：
Figure BDA0002856107470000111
其中，ΔF-ΔFd为所述第三支撑力差值，Kp为预设的阻尼项系数，Ks为预设的刚度项参数，这些参数的具体取值均可根据实际情况进行设置，uz为所述腿长变化总量，
Figure BDA0002856107470000112
为腿长变化速度。对上式进行求解，即可得到uz的具体取值。
最后，根据所述腿长变化总量分别计算所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量。如图6所示，可以将所述左腿腿长变化量设置为-0.5uz，将所述右腿腿长变化量设置为0.5uz，或者，可以将所述左腿腿长变化量设置为0.5uz，将所述右腿腿长变化量设置为-0.5uz，具体采用何种方式，需要根据实际情况进行设置。其中，正号表示腿长增长，负号表示腿长缩短。
步骤S204、按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。
图7所示为对弹簧刚度进行调整的示意图，通过调整弹簧刚度，可以实现原始期望腿长的恢复。在高刚度的情况下，弹簧的形变量较小，可以在单腿支撑时用于腿长的恢复；低刚度时，弹簧形变量较大，可以在双腿支撑期用于期望力的跟踪，保证对地形高度的实时适应。
综上所述，通过本申请实施例，根据机器人的期望零力矩点在两脚之间进行支撑力的分配，并基于两脚的支撑力对腿长进行调整，使得腿长始终与地面环境相适应，即使面对高低不平的地面环境时，也能保持较好的稳定性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的一种机器人控制方法，图8示出了本申请实施例提供的一种机器人控制装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种机器人控制装置可以包括：
期望零力矩点确定模块801，用于确定机器人的期望零力矩点；
期望支撑力计算模块802，用于获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力；
腿长变化量计算模块803，用于获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量；
运动控制模块804，用于按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。
进一步地，所述腿长变化量计算模块可以包括：
第一支撑力差值计算单元，用于计算所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力之间的第一支撑力差值；
第二支撑力差值计算单元，用于计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力之间的第二支撑力差值；
第三支撑力差值计算单元，用于计算所述第一支撑力差值与所述第二支撑力差值之间的第三支撑力差值；
腿长变化总量计算单元，用于根据所述第三支撑力差值计算所述机器人的腿长变化总量；
腿长变化量计算单元，用于根据所述腿长变化总量分别计算所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量。
进一步地，所述期望支撑力计算模块可以包括：
支撑力分配系数计算单元，用于根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置计算支撑力分配系数；
期望支撑力计算单元，用于根据所述支撑力分配系数和所述机器人的质量分别计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力。
进一步地，所述支撑力分配系数计算单元具体用于根据下式计算所述支撑力分配系数：
Figure BDA0002856107470000131
其中，py为所述期望零力矩点，plf为所述左脚位置，prf为所述右脚位置，Kf为所述支撑力分配系数。
进一步地，所述期望支撑力计算单元具体用于根据下式计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力：
frd＝KfMg
fld＝(1-Kf)Mg
其中，M为所述机器人的质量，g为重力加速度，fld为所述左脚期望支撑力，frd为所述右脚期望支撑力。
进一步地，所述期望零力矩点确定模块可以包括：
规划捕获点计算单元，用于获取所述机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
测量捕获点计算单元，用于获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
期望零力矩点计算单元，用于根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述期望零力矩点。
进一步地，所述期望零力矩点计算单元具体用于根据下式计算所述期望零力矩点：
Figure BDA0002856107470000141
其中，ξplan为所述规划捕获点，ξmeasure为所述测量捕获点，
Figure BDA0002856107470000142
为预设的控制器参数，py为所述期望零力矩点。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
图9示出了本申请实施例提供的一种机器人的示意框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
如图9所示，该实施例的机器人9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个机器人控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S201至步骤S204。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示模块801至模块804的功能。
示例性的，所述计算机程序92可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器91中，并由所述处理器90执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序92在所述机器人9中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图9仅仅是机器人9的示例，并不构成对机器人9的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机器人9还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器90可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器91可以是所述机器人9的内部存储单元，例如机器人9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述机器人9的外部存储设备，例如所述机器人9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述机器人9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述机器人9所需的其它程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、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单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/机器人和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/机器人实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人控制方法，其特征在于，包括：
确定机器人的期望零力矩点；
获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力；
获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量；
按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。
2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量，包括：
计算所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力之间的第一支撑力差值；
计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力之间的第二支撑力差值；
计算所述第一支撑力差值与所述第二支撑力差值之间的第三支撑力差值；
根据所述第三支撑力差值计算所述机器人的腿长变化总量；
根据所述腿长变化总量分别计算所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量。
3.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力，包括：
根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置计算支撑力分配系数；
根据所述支撑力分配系数和所述机器人的质量分别计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力。
4.根据权利要求3所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置计算支撑力分配系数，包括：
根据下式计算所述支撑力分配系数：
Figure FDA0002856107460000021
其中，py为所述期望零力矩点，plf为所述左脚位置，prf为所述右脚位置，Kf为所述支撑力分配系数。
5.根据权利要求3所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述支撑力分配系数和所述机器人的质量分别计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力，包括：
根据下式计算所述左脚期望支撑力和所述右脚期望支撑力：
frd＝KfMg
fld＝(1-Kf)Mg
其中，Kf为所述支撑力分配系数，M为所述机器人的质量，g为重力加速度，fld为所述左脚期望支撑力，frd为所述右脚期望支撑力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人控制方法，其特征在于，所述确定机器人的期望零力矩点，包括：
获取所述机器人的质心规划位置和质心规划速度，并根据所述质心规划位置和所述质心规划速度计算所述机器人的规划捕获点；
获取所述机器人的质心测量位置和质心测量速度，并根据所述质心测量位置和所述质心测量速度计算所述机器人的测量捕获点；
根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述期望零力矩点。
7.根据权利要求6所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述规划捕获点和所述测量捕获点计算所述期望零力矩点，包括：
根据下式计算所述期望零力矩点：
Figure FDA0002856107460000031
其中，ξplan为所述规划捕获点，ξmeasure为所述测量捕获点，
Figure FDA0002856107460000032
为预设的控制器参数，py为所述期望零力矩点。
8.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：
期望零力矩点确定模块，用于确定机器人的期望零力矩点；
期望支撑力计算模块，用于获取所述机器人的左脚位置和右脚位置，并根据所述期望零力矩点、所述左脚位置和所述右脚位置分别计算所述机器人的左脚期望支撑力和右脚期望支撑力；
腿长变化量计算模块，用于获取所述机器人的左脚测量支撑力和右脚测量支撑力，并根据所述左脚期望支撑力、所述右脚期望支撑力、所述左脚测量支撑力和所述右脚测量支撑力分别计算所述机器人的左腿腿长变化量和右腿腿长变化量；
运动控制模块，用于按照所述左腿腿长变化量和所述右腿腿长变化量控制所述机器人进行运动。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，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7中任一项所述的机器人控制方法的步骤。
10.一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的机器人控制方法的步骤。
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