CN113220004A - 四足机器人步态控制方法、四足机器人以及计算机可读存储介质 - Google Patents

四足机器人步态控制方法、四足机器人以及计算机可读存储介质 Download PDF

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CN113220004A
CN113220004A CN202110404349.1A CN202110404349A CN113220004A CN 113220004 A CN113220004 A CN 113220004A CN 202110404349 A CN202110404349 A CN 202110404349A CN 113220004 A CN113220004 A CN 113220004A
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杨宏强
阮清源
王雍雯
李元基
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Hainan Da Xiong Software Technology Co ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0891—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles

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Abstract

本发明公开一种四足机器人步态控制方法、四足机器人以及计算机可读存储介质，属于机器人运动控制方法领域。四足机器人控制方法包括以下步骤：获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、所述髋部前向电机的第二预设转动角度、以及所述膝部电机的第三预设转动角度；基于所述第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q；根据所述转动角度转置矩阵q和预存的力矩公式，获得所述髋部侧摆电机的第一输出力矩、所述髋部前向电机的第二输出力矩以及所述膝部电机的第三输出力矩。采用本发明提供的四足机器人步态控制方法可使得四足机器人中每条腿部的实际摆动更加符合预设的腿部步态规划轨迹。

Description

四足机器人步态控制方法、四足机器人以及计算机可读存储 介质
技术领域
本发明涉及机器人运动控制方法领域，特别涉及一种四足机器人步态控制方法、四足机器人以及计算机可读存储介质。
背景技术
四足机器人一般均具有预设的腿部步态规划轨迹，以使得四足机器人的姿态更加稳定。通过轨迹的设计可以获得髋部侧摆电机、髋部前向电机与膝部电机的输出角度，但是四足机器人的具体姿态仅仅由转动角度控制存在实际腿部的步态与预设的腿部步态规划轨迹不一致的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种四足机器人步态控制方法、四足机器人以及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术中四足机器人的实际步态与设计的腿部步态规划轨迹不一致的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种四足机器人步态控制方法，四足机器人的各条腿部均包括髋部侧摆电机、髋部前向电机与膝部电机，控制方法包括以下步骤：
获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、髋部前向电机的第二预设转动角度、以及膝部电机的第三预设转动角度；
基于第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q；
根据转动角度转置矩阵q和预存的力矩公式，获得髋部侧摆电机的第一输出力矩、髋部前向电机的第二输出力矩以及膝部电机的第三输出力矩；其中，力矩公式为
Figure BDA0003021655940000011
Dine为单条腿部的质量矩阵，Ccor为单条腿部的科里奥利力矩阵，Ggra为单条腿部的重力矩阵，τ矩阵的元素包括第一输出力矩、第二输出力矩以及第三输出力矩，
Figure BDA0003021655940000021
为转动角度转置矩阵q的一阶导数，
Figure BDA0003021655940000022
为转动角度转置矩阵q的二阶导数。
可选的，基于第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q的步骤包括：
基于第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度构建转动角度矩阵[θ1 θ2 θ3]；其中，θ1为第一预设转动角度，θ2为第二预设转动角度，θ3为第三预设转动角度；
转置转动角度矩阵，获得转动角度转置矩阵q＝[θ1 θ2 θ3]T。
可选的，Dine通过下式确定；
Figure BDA0003021655940000023
其中，K为单条腿部的总动能。
可选的，Ccor为3×3的矩阵，其中第j行k列的元素cjk可根据下式确定：
Figure BDA0003021655940000024
Γjkh为三维矩阵Γ中第j行k列h页的元素，Γjkh可通过下式确定：
Figure BDA0003021655940000025
其中，djk、djh以及dhk均为Dine中的对应元素，θh、θk以及θj均为转动角度矩阵[θ1 θ2θ3]中的对应元素。
可选的，Ggra中的第i个元素gi可通过下式确定：
Figure BDA0003021655940000026
其中，P为单条腿部的重力势能，i为1≤i≤3的自然数。
可选的，
Figure BDA0003021655940000027
其中，τ1为第一输出力矩、τ2为第二输出力矩，τ3为第三输出力矩。
可选的，获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、髋部前向电机的第二预设转动角度、以及膝部电机的第三预设转动角度的步骤，包括：
根据预设的四足机器人的腿部步态规划轨迹，获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、髋部前向电机的第二预设转动角度、以及膝部电机的第三预设转动角度。
第二方面，本发明还提供一种四足机器人步态控制装置，装置包括：
数据获取模块，用于获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、髋部前向电机的第二预设转动角度、以及膝部电机的第三预设转动角度；
矩阵转置模块，用于基于第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q；
矩阵解算模块，用于根据转动角度转置矩阵q和预存的力矩公式，获得髋部侧摆电机的第一输出力矩、髋部前向电机的第二输出力矩以及膝部电机的第三输出力矩；其中，力矩公式为
Figure BDA0003021655940000031
Dine为单条腿部的质量矩阵，Ccor为单条腿部的科里奥利力矩阵，Ggra为单条腿部的重力矩阵，τ矩阵的元素包括第一输出力矩、第二输出力矩以及第三输出力矩，
Figure BDA0003021655940000032
为转动角度转置矩阵q的一阶导数，
Figure BDA0003021655940000033
为转动角度转置矩阵q的二阶导数。
第三方面，本发明还提供一种四足机器人，四足机器人包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的四足机器人步态控制程序，四足机器人步态控制程序配置为实现上述的四足机器人步态控制方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有四足机器人步态控制程序，四足机器人步态控制程序被处理器执行时实现上述的四足机器人步态控制方法的步骤。
本发明技术方案通过质量矩阵描述腿部的惯性特性，通过科里奥利力矩阵描述腿部摆动对机器人***的影响，通过重力矩阵描述腿部的重力势能，结合为了达到设计的腿部步态规划轨迹中某一姿态的第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3，从而解算出腿部的髋部侧摆电机、髋部前向电机以及膝部电机的输出力矩，使得四足机器人中每条腿部的实际摆动更加符合预设的腿部步态规划轨迹，同时还使得四足机器人腿部运动过程中机身字条保持更加稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明四足机器人一实施例的结构示意图；
图2为本发明四足机器人步态控制方法第一实施例的结构示意图；
图3为本发明四足机器人步态控制装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的四足机器人的推荐结构示意图。
四足机器人的机身的两侧分别设置有2个腿部，每个腿部均包括髋部侧摆电机、髋部前向电机、大腿部、膝关节电机以小腿部。其中，髋部侧摆电机与机身可转动连接，髋部前向电机可转动地连接于髋部侧摆电机上，大腿部固定连接至髋部前向电机，以在髋部前向电机的带动下相较于髋部侧摆电机摆动，以及安装于大腿部的膝关节电机，小腿部安装于膝关节电机上，以在膝关节电机的带动下绕大腿部摆动。
四足机器人内只有处理器301、存储器302以及存储在存储器上并可在处理器上运行的四足机器人步态控制程序，四足机器人步态控制程序配置为实现四足机器人步态控制方法的步骤。四足机器人步态控制方法将在下文详细叙述。
处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器301也可以包括主处理器和协处理器，主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(CentralProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器301可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。处理器301还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关四足机器人步态控制操作，使得四足机器人步态控制模型可以自主训练学习，提高效率和准确度。
存储器302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器302中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器801所执行以实现本申请中方法实施例提供的四足机器人步态控制方法。
在一些实施例中，终端还可选的包括有：通信接口303和至少一个***设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个***设备可以通过总线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，***设备包括：射频电路304和电源305中的至少一种。
通信接口303可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个***设备连接到处理器301和存储器302。在一些实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。
射频电路304用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路304将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路304包括：天线***、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路304可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：城域网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路304还可以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。射频电路304可用于接收用户发送的对四足机器人的控制指令，例如，前进、后退等。
电源305用于为处理器301以及存储器302中的各个组件进行供电。电源305可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源305包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对四足机器人的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本发明实施例提供了一种四足机器人步态控制方法，参照图2，图2为本发明四足机器人步态控制方法的第一实施例的流程示意图。
本实施例中，控制方法用于控制单条腿部的三个电机，即髋部侧摆电机、髋部前向电机以及膝部电机的输出力矩，从而使得四足机器人的每条腿部的实际运动轨迹符合预设的足端运动轨迹。
本实施例中，控制方法包括以下步骤：
步骤S100，获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、髋部前向电机的第二预设转动角度、以及膝部电机的第三预设转动角度。
第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度均为四足机器人预存的腿部步态规划轨迹中在某一具体的姿态中，相应的髋部侧摆电机、髋部前向电机与膝部电机相较于初始角度的转动角度。容易理解的，四足机器人的每条腿部均具有摆动相与支撑相，可以以支撑相时髋部侧摆电机、髋部前向电机以及膝部电机的角度设为初始角度，即为0。例如，髋部侧摆电机向内转动为负，向外侧转动为正。髋部前向电机向前摆动为正，向后摆动为负，膝部电机中大腿部靠近小腿部时为正，反之为负。值得一提的是，此时，为了保持四足机器人的姿态稳定，大腿部与小腿部采用仿生学构造，在支撑相时也具有一夹角。
步骤S200，基于第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q。
其中，作为本实施例的一种选择，可基于第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3构建转动角度矩阵[θ1 θ2 θ3]。
然后，转置转动角度矩阵，获得转动角度转置矩阵q＝[θ1 θ2 θ3]T。
步骤S300，根据转动角度转置矩阵q和预存的力矩公式，获得髋部侧摆电机的第一输出力矩、髋部前向电机的第二输出力矩以及膝部电机的第三输出力矩；其中，力矩公式为：
Figure BDA0003021655940000081
其中，Dine为单条腿部的质量矩阵，代表了单条腿部的惯性特性，Dine可通过下式确定；
Figure BDA0003021655940000082
其中，K为单条腿部的总动能。在四足机器人的轨迹已知的情况下，即在四足机器人预存的腿部步态规划轨迹中，腿部的总动能属于已知值。
Figure BDA0003021655940000083
为
Figure BDA0003021655940000084
的转置矩阵。
容易理解的，由于输入的矩阵为[θ1 θ2 θ3]，即矩阵Dine为3×3的矩阵，其内部的第j行第k列的元素为djk。
Ccor为单条腿部的科里奥利力矩阵，用于描述腿部的摆动引入的虚拟离心力对整个四足机器人腿部状态的影响。Ccor中的各个元素的具体取值可根据Dine矩阵的对应元素来获得。
作为本实施例的一种选择，Ccor为3×3的矩阵，其中第j行k列的元素cjk可根据下式确定：
Figure BDA0003021655940000085
Γjkh为一引入的3×3×3的三维矩阵Γ中第j行k列h页的元素，Γjkh可通过下式确定：
Figure BDA0003021655940000086
其中，djk、djk以及djk均为Dine中的元素，θh、θk以及θj均为转动角度矩阵[θ1 θ2 θ3]中的对应元素。此时，djk在Dine中的位置可根据j和k的具体取值决定，而非表示Dine中的第j行第k列的元素。djk、djk、θh、θk以及θj同理，在此不再赘述。
例如，对于三维矩阵Γ中第1行1列1页的元素Γ111。
Figure BDA0003021655940000087
此时，djk、djh以及dhk同时取值为Dine中的元素d11。θh、θk以及θj均同时取值为[θ1 θ2θ3]中的元素θ1。
Ggra为单条腿部的重力矩阵，用于描述腿部每个部分的重力、重力势能信息，Ggra中的第i个元素gi可通过下式确定：
Figure BDA0003021655940000091
其中，P为单条腿部的重力势能，i为1≤i≤3的自然数。其中，单条腿部的重力势能可根据具体四足机器人的每条腿部的具体情况而取值，例如，可采用常规的物理算法，即具体的一条腿部的质心高度与其重力进行相乘，此处不再赘述。
τ矩阵的元素包括第一输出力矩、第二输出力矩以及第三输出力矩。具体而言，
Figure BDA0003021655940000092
其中，τ1为第一输出力矩、τ2为第二输出力矩，τ3为第三输出力矩。
Figure BDA0003021655940000093
为转动角度转置矩阵q的一阶导数，
Figure BDA0003021655940000094
为转动角度转置矩阵q的二阶导数。
本实施例中，通过质量矩阵描述腿部的惯性特性，通过科里奥利力矩阵描述腿部摆动对机器人***的影响，通过重力矩阵描述腿部的重力势能，结合为了达到设计的腿部步态规划轨迹中某一姿态的第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3，从而解算出腿部的髋部侧摆电机、髋部前向电机以及膝部电机的输出力矩，使得四足机器人中每条腿部的实际摆动更加符合预设的腿部步态规划轨迹，同时还使得四足机器人腿部运动过程中机身字条保持更加稳定。
基于本发明实施例压缩机加载控制方法第一实施例，提出本发明压缩机加载控制方法的第二实施例。
本实施例中，在步骤S100之前，控制方法还包括：
根据预设的四足机器人的腿部步态规划轨迹，获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、髋部前向电机的第二预设转动角度、以及膝部电机的第三预设转动角度。
容易理解的，四足机器人的腿部步态规划轨迹预存于四足机器人中，且四足机器人的腿部各个部件尺寸均可根据腿部步态规划轨迹获得，且腿部步态规划轨迹中每一时刻的每一条腿部的姿态时预先设置的，即可根据根据预设的四足机器人的腿部步态规划轨迹，得到沿机身中心轴线延伸的垂直面上单条腿部的大腿部与机身中心轴线的第一角度，大腿部与小腿部之间的第二夹角，以及大腿部相对于机身的向外侧摆动或者向内侧摆动的第三角度。通过将第一角度、第二角度、第三角度与第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3的初始角度相比较，即可得到第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3。
本发明实施例还提供一种四足机器人步态控制装置的第一实施例，参阅图，图为本实施例的四足机器人步态控制装置的结构框图。该装置包括：
数据获取模块10，用于获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、髋部前向电机的第二预设转动角度、以及膝部电机的第三预设转动角度；
矩阵转置模块20，用于基于第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q；
矩阵解算模块30，用于根据转动角度转置矩阵q和预存的力矩公式，获得髋部侧摆电机的第一输出力矩、髋部前向电机的第二输出力矩以及膝部电机的第三输出力矩；其中，力矩公式为
Figure BDA0003021655940000101
Dine为单条腿部的质量矩阵，Ccor为单条腿部的科里奥利力矩阵，Ggra为单条腿部的重力矩阵，τ矩阵的元素包括第一输出力矩、第二输出力矩以及第三输出力矩，
Figure BDA0003021655940000102
为转动角度转置矩阵q的一阶导数，
Figure BDA0003021655940000103
为转动角度转置矩阵q的二阶导数。
通过质量矩阵描述腿部的惯性特性，通过科里奥利力矩阵描述腿部摆动对机器人***的影响，通过重力矩阵描述腿部的重力势能，结合为了达到设计的腿部步态规划轨迹中某一姿态的第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3，从而解算出腿部的髋部侧摆电机、髋部前向电机以及膝部电机的输出力矩，使得四足机器人中每条腿部的实际摆动更加符合预设的腿部步态规划轨迹，同时还使得四足机器人腿部运动过程中机身字条保持更加稳定。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有四足机器人步态控制程序，四足机器人步态控制程序被处理器执行时实现如上文的四足机器人步态控制方法的步骤。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本申请所涉及的计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述。确定为示例，程序指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

Claims (10)

1.一种四足机器人步态控制方法，其特征在于，所述四足机器人的各条腿部均包括髋部侧摆电机、髋部前向电机与膝部电机，所述控制方法包括以下步骤：
获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、所述髋部前向电机的第二预设转动角度、以及所述膝部电机的第三预设转动角度；
基于所述第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q；
根据所述转动角度转置矩阵q和预存的力矩公式，获得所述髋部侧摆电机的第一输出力矩、所述髋部前向电机的第二输出力矩以及所述膝部电机的第三输出力矩；其中，所述力矩公式为
Figure FDA0003021655930000011
Dine为所述单条腿部的质量矩阵，Ccor为所述单条腿部的科里奥利力矩阵，Ggra为所述单条腿部的重力矩阵，τ矩阵的元素包括所述第一输出力矩、第二输出力矩以及第三输出力矩，
Figure FDA0003021655930000012
为所述转动角度转置矩阵q的一阶导数，
Figure FDA0003021655930000013
为所述转动角度转置矩阵q的二阶导数。
2.根据权利要求1所述的四足机器人步态控制方法，其特征在于，所述基于所述第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q的步骤包括：
基于所述第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度构建转动角度矩阵[θ1 θ2 θ3]；其中，θ1为所述第一预设转动角度，θ2为所述第二预设转动角度，θ3为所述第三预设转动角度；
转置所述转动角度矩阵，获得所述转动角度转置矩阵q＝[θ1 θ2 θ3]T。
3.根据权利要求1或2所述的四足机器人步态控制方法，其特征在于，Dine通过下式确定；
Figure FDA0003021655930000014
其中，K为所述单条腿部的总动能。
4.根据权利要求2所述的四足机器人步态控制方法，其特征在于，Ccor为3×3的矩阵，其中第j行k列的元素cjk可根据下式确定：
Figure FDA0003021655930000021
Γjkh为三维矩阵Γ中第j行k列h页的元素，Γjkh可通过下式确定：
Figure FDA0003021655930000022
其中，djk、djh以及dhk均为Dine中的对应元素，θh、θk以及θj均为转动角度矩阵[θ1 θ2 θ3]中的对应元素。
5.根据权利要求1所述的四足机器人步态控制方法，其特征在于，所述Ggra中的第i个元素gi可通过下式确定：
Figure FDA0003021655930000023
其中，P为所述单条腿部的重力势能，i为1≤i≤3的自然数。
6.根据权利要求1所述的四足机器人步态控制方法，其特征在于，
Figure FDA0003021655930000024
其中，τ1为所述第一输出力矩、τ2为所述第二输出力矩，τ3为所述第三输出力矩。
7.根据权利要求1所述的四足机器人步态控制方法，其特征在于，所述获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、所述髋部前向电机的第二预设转动角度、以及所述膝部电机的第三预设转动角度的步骤，包括：
根据预设的所述四足机器人的腿部步态规划轨迹，获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、所述髋部前向电机的第二预设转动角度、以及所述膝部电机的第三预设转动角度。
8.一种四足机器人步态控制装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取单条腿部的髋部侧摆电机的第一预设转动角度、所述髋部前向电机的第二预设转动角度、以及所述膝部电机的第三预设转动角度；
矩阵转置模块，用于基于所述第一预设转动角度、第二预设转动角度以及第三预设转动角度，构建转动角度转置矩阵q；
矩阵解算模块，用于根据所述转动角度转置矩阵q和预存的力矩公式，获得所述髋部侧摆电机的第一输出力矩、所述髋部前向电机的第二输出力矩以及所述膝部电机的第三输出力矩；其中，所述力矩公式为
Figure FDA0003021655930000031
Dine为所述单条腿部的质量矩阵，Ccor为所述单条腿部的科里奥利力矩阵，Ggra为所述单条腿部的重力矩阵，τ矩阵的元素包括所述第一输出力矩、第二输出力矩以及第三输出力矩，
Figure FDA0003021655930000032
为所述转动角度转置矩阵q的一阶导数，
Figure FDA0003021655930000033
为所述转动角度转置矩阵q的二阶导数。
9.四足机器人，其特征在于，所述四足机器人包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的四足机器人步态控制程序，所述四足机器人步态控制程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的四足机器人步态控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有四足机器人步态控制程序，所述四足机器人步态控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的四足机器人步态控制方法的步骤。
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