CN114683281A - 足式机器人运动控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种足式机器人运动控制方法、装置、电子设备及存储介质，涉及机器人技术领域。该获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；根据各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各足底接触点的摩擦锥基向量；根据目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算目标足对应的组合摩擦接触力；根据目标足对应的组合摩擦接触力，对足式机器人进行运动轨迹控制，实现了可以基于摩擦锥模型，计算得到目标足对应的组合摩擦接触力，可以提高控制足式机器人运动的准确性，改善足式机器人的运动控制效果。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种足式机器人运动控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
双足机器人是一种仿生类型的机器人，能够实现机器人的双足行走和相关动作，作为由机械控制的动态***，双足机器人包含了丰富的动力学特性。在未来的生产生活中，类人型双足行走机器人可以帮助人类解决很多问题比如驮物、抢险等一系列危险或繁重的工作。
现有的，对于双足机器人来说，一般采用单一的接触力矢量描述足底接触力，进行根据所描述的足底接触力对足式机器人的运动轨迹进行优化。
可以看出，现有描述双足机器人足底接触力的方法比较简单，因此，基于现有的足底接触力对双足机器人的运动轨迹进行控制时，存在控制效果较差的问题。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种足式机器人运动控制方法、装置、电子设备及存储介质，可以提高控制足式机器人运动的准确性。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种足式机器人运动控制方法，包括：
获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；
根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量；
根据所述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力；
根据所述目标足对应的组合摩擦接触力，对所述足式机器人进行运动轨迹控制。
在可选的实施方式中，所述根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量，包括：
根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，计算各所述足底接触点对应的相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角；
根据相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角和所述预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量。
在可选的实施方式中，所述根据所述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力，包括：
获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵；
根据各所述旋转矩阵，对各足底接触点的摩擦锥基向量进行转换，获取各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量；
根据各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
在可选的实施方式中，所述获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵，包括：
获取各足底接触点对应的接触点法向量与世界坐标系中各坐标轴之间的夹角；
根据各所述足底接触点对应的夹角，计算各所述足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵。
在可选的实施方式中，所述根据各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力，包括：
获取各所述足底接触点对应的接触力幅值标量；
根据各所述足底接触点对应的接触力幅值标量和各所述足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算各所述足底接触点的组合摩擦接触力；
根据各所述足底接触点的组合摩擦接触力，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
在可选的实施方式中，所述获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，包括：
获取所述足式机器人中控制器的运行资源参数和所述目标足对应的足底接触点的数量；
根据所述足式机器人中控制器的运行资源参数、所述目标足对应的足底接触点的数量以及预设映射关系，确定所述足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，其中，所述预设映射关系包括：足式机器人中控制器的运行资源参数、足底接触点数量、以及足底接触点的摩擦锥拟合面的数量之间的映射关系。
在可选的实施方式中，若所述目标足的脚掌为矩形脚掌，则所述目标足对应四个足底接触点。
第二方面，本发明提供一种足式机器人运动控制装置，包括：
获取模块，用于获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；
第一计算模块，用于根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量；
第二计算模块，用于根据所述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力；
控制模块，用于根据所述目标足对应的组合摩擦接触力，对所述足式机器人进行运动轨迹控制。
在可选的实施方式中，所述第一计算模块，具体用于根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，计算各所述足底接触点对应的相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角；
根据相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角和所述预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量。
在可选的实施方式中，所述第二计算模块，具体用于获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵；
根据各所述旋转矩阵，对各足底接触点的摩擦锥基向量进行转换，获取各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量；
根据各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
在可选的实施方式中，所述第二计算模块，具体用于获取各足底接触点对应的接触点法向量与世界坐标系中各坐标轴之间的夹角；
根据各所述足底接触点对应的夹角，计算各所述足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵。
在可选的实施方式中，所述第二计算模块，具体用于获取各所述足底接触点对应的接触力幅值标量；
根据各所述足底接触点对应的接触力幅值标量和各所述足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算各所述足底接触点的组合摩擦接触力；
根据各所述足底接触点的组合摩擦接触力，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
在可选的实施方式中，所述获取模块，具体用于获取所述足式机器人中控制器的运行资源参数和所述目标足对应的足底接触点的数量；
根据所述足式机器人中控制器的运行资源参数、所述目标足对应的足底接触点的数量以及预设映射关系，确定所述足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，其中，所述预设映射关系包括：足式机器人中控制器的运行资源参数、足底接触点数量、以及足底接触点的摩擦锥拟合面的数量之间的映射关系。
在可选的实施方式中，若所述目标足的脚掌为矩形脚掌，则所述目标足对应四个足底接触点。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如前述实施方式任一所述足式机器人运动控制方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如前述实施方式任一所述足式机器人运动控制方法的步骤。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供的足式机器人运动控制方法、装置、电子设备及存储介质中，通过获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；根据各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各足底接触点的摩擦锥基向量；根据目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算目标足对应的组合摩擦接触力；根据目标足对应的组合摩擦接触力，对足式机器人进行运动轨迹控制，实现了可以基于摩擦锥模型，通过多个足底接触点对应的摩擦锥基向量计算得到目标足对应的组合摩擦接触力，相比于采用单一的接触力矢量描述足底接触力的方式，本申请根据该组合摩擦接触力对足式机器人进行足底力控制时，可以提高控制足式机器人运动的准确性，改善足式机器人的运动控制效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种足式机器人运动控制方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种足式机器人运动控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种足式机器人运动控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种足式机器人运动控制方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种足式机器人运动控制方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种足式机器人运动控制方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种足式机器人运动控制装置的功能模块示意图；
图8为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
现有技术中，双足机器人一般采用单一的接触力矢量描述足底接触力，进而根据所描述的足底接触力对足式机器人的运动轨迹进行优化。其中，足底接触力描述时，一般假定接触面正压力为竖直，摩擦力为水平进行摩擦约束。
可以看出，现有接触力矢量的描述比较简单，与实际情况差别较大，因此，现有的足式机器人运动控制方法存在控制效果较差的问题。
有鉴于此，本申请实施例提供一种足式机器人运动控制方法，应用该方法可以提高控制足式机器人运动的准确性。
图1为本申请实施例提供的一种足式机器人运动控制方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是足式机器人，具体可以是足式机器人中的控制器。其中，该足式机器人可以是双足机器人、四足机器人、六足机器人等任意多足机器人，目标足可以是足式机器人中的任一足，比如，可以是双足机器人中的任一足，在此不作限定。如图1所示，该方法可以包括：
S101、获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量。
在一些实施例中，根据目标足的脚掌的形状，目标足可以包括至少一个足底接触点。每个足底接触点可以对应一个摩擦锥，该摩擦锥的顶点位于对应的足底接触点处，法线与地面垂直，斜率由脚掌与该点接触的预设摩擦系数决定。每个足底接触点对应的摩擦锥，可以用于描述该足底接触点的接触反力，该接触反力可以包括正压力和摩擦力，且正压力和摩擦力的合力为一个矢量，该矢量位于摩擦锥内，满足库伦摩擦力定律，如此可以保证该足底接触点不会滑动。其中，足底接触点对应的摩擦锥可以为四棱锥、六棱锥等，在此不作限定，足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，也即该足底接触点对应的摩擦锥中多面凸锥的面数。可选地，足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量可以为一预设值，也可以由用户自定义，在此不作限定。
S102、根据各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各足底接触点的摩擦锥基向量。
可选地，预设摩擦系数可以根据足式机器人的应用场景确定，具体来说，可以根据各足底接触点来确定。其中，每个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和该足底接触点的摩擦锥基向量的数量可以相同，每个足底接触点的摩擦锥基向量可以表征该足底接触点对应的摩擦力的大小，其可以根据该足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数计算得到。
S103、根据目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算目标足对应的组合摩擦接触力。
可以理解的是，在得到目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量之后，则可以对该目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量进行求和，从而得到目标足对应的组合摩擦接触力。其中，目标足对应的组合摩擦接触力的大小可以表征目标足与外界接触受到的接触反力的大小。
S104、根据目标足对应的组合摩擦接触力，对足式机器人进行运动轨迹控制。
基于上述说明，在得到目标足对应的组合摩擦接触力之后，则根据该组合摩擦接触力对足式机器人进行足底力控制，可以提高控制足式机器人运动的准确性，改善对足式机器人的运动控制效果。
可选地，具体根据组合摩擦接触力对足式机器人进行足底力控制时，可以将所计算得到的组合摩擦接触力作为一种约束条件，根据该约束条件以及足式机器人对应的全身动力学模式对足式机器人进行二次规划，使得通过二次规划，足式机器人整体姿态可以更好地跟踪期望姿态，进而可以提高对足式机器人运动控制的准确性。当然，具体控制方式并不以此为限，根据实际的应用场景可以有所不同。
综上，本申请实施例提供一种足式机器人运动控制方法，该方法包括：获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；根据各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各足底接触点的摩擦锥基向量；根据目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算目标足对应的组合摩擦接触力；根据目标足对应的组合摩擦接触力，对足式机器人进行运动轨迹控制，实现了可以基于摩擦锥模型，通过多个足底接触点对应的摩擦锥基向量计算得到目标足对应的组合摩擦接触力，相比于采用单一的接触力矢量描述足底接触力的方式，本申请根据该组合摩擦接触力对足式机器人进行足底力控制时，可以提高控制足式机器人运动的准确性，改善足式机器人的运动控制效果。
图2为本申请实施例提供的另一种足式机器人运动控制方法的流程示意图。如图2所示，上述根据各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各足底接触点的摩擦锥基向量，包括：
S201、根据各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，计算各足底接触点对应的相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角。
S202、根据相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角和预设摩擦系数，计算各足底接触点的摩擦锥基向量。
每个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和该足底接触点的摩擦锥基向量的数量相同，并结合摩擦锥模型构建方式可知，可以根据各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，计算各足底接触点对应的相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角，进而根据该夹角以及预设摩擦系数，可以计算各足底接触点的摩擦锥基向量。需要说明的是，此处所说的各足底接触点的摩擦锥基向量，实际指的是各足底接触点在摩擦锥坐标系下的摩擦锥基向量。
在一些实施例中，假设目标足对应k个足底接触点，每个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量为n，也就是说，每个足底接触点的摩擦锥基向量的数量为n，则摩擦锥坐标系下，任一足底接触点的第i个摩擦锥基向量可以采用如下公式表示：
其中，fi表示摩擦锥坐标系下，足底接触点的第i个摩擦锥基向量，θ表示足底接触点对应的相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角，u表示足底接触点对应的预设摩擦系数。
图3为本申请实施例提供的又一种足式机器人运动控制方法的流程示意图。如图3所示，上述根据目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算目标足对应的组合摩擦接触力，包括：
S301、获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵。
S302、根据各旋转矩阵，对各足底接触点的摩擦锥基向量进行转换，获取各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量。
S303、根据各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算目标足对应的组合摩擦接触力。
其中，对于各足底接触点，需要说明的是，各足底接触点对应的接触点法向量也即各足底接触点所接触平面的法向量，各接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵可以表征各足底接触点在机器人世界坐标系中的姿态，各旋转矩阵可以根据各接触点法向量在机器人世界坐标系中的夹角确定。
基于各旋转矩阵，由于上述获取的各足底接触点的摩擦锥基向量，实际指的是各足底接触点在摩擦锥坐标系下的摩擦锥基向量，因此，有必要根据各旋转矩阵对其进行转换，使得通过转换可以获取到各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，进而根据各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，可以计算机器人世界坐标系下，目标足对应的组合摩擦接触力。应用本申请实施例，实现了可以获取各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，进而根据各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量对足式机器人进行运动轨迹控制时，可以简化控制逻辑。
图4为本申请实施例提供的另一种足式机器人运动控制方法的流程示意图。如图4所示，上述获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵，包括：
S401、获取各足底接触点对应的接触点法向量与世界坐标系中各坐标轴之间的夹角。
S402、根据各足底接触点对应的夹角，计算各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵。
其中，各足底接触点对应的接触点法向量与世界坐标系中各坐标轴之间的夹角可以通过预设传感器采集获取，比如，可以通过激光雷达、陀螺仪等传感器采集获取，在此不作限定。通过获取各足底接触点对应的夹角，则可以据此计算各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵，使得通过各旋转矩阵可以表征各足底接触点在机器人世界坐标系中的姿态。
在一些实施例中，假设目标足对应k个足底接触点，每个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量为n，则机器人世界坐标系下，任一足底接触点的第i个摩擦锥基向量可以采用如下公式表示：
fi w＝Rcfi
Rc＝RotZ(θy)*RotY(θp)*RotX(θr)
其中，fi w表示机器人世界坐标系下，足底接触点的第i个摩擦锥基向量，RC表示足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵，fi表示摩擦锥坐标系下，足底接触点的第i个摩擦锥基向量，θy表示足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系中的偏航角，θp表示足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系中的俯仰角，θr表示足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系中的横滚角。RotZ(θy)表示偏航角对应的旋转矩阵，RotY(θp)表示俯仰角对应的旋转矩阵，RotX(θr)表示横滚角对应的旋转矩阵。
图5为本申请实施例提供的又一种足式机器人运动控制方法的流程示意图。如图5所示，上述根据各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算目标足对应的组合摩擦接触力，包括：
S501、获取各足底接触点对应的接触力幅值标量。
S502、根据各足底接触点对应的接触力幅值标量和各足底接触点在机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算各足底接触点的组合摩擦接触力。
S503、根据各足底接触点的组合摩擦接触力，计算目标足对应的组合摩擦接触力。
其中，各足底接触点对应的接触力幅值标量可以为正值，其可以由各足底接触点对应的接触力的大小和方向决定。可选地，各足底接触点对应的接触力的大小和方向可以通过足底传感器采集获取，当前，具体获取方式并不以此为限。
基于上述说明，在得到各足底接触点对应的接触力幅值标量之后，则可以根据各接触力幅值标量和各足底接触点对应的接触力幅值标量，计算各足底接触点对应的组合摩擦接触力，根据各足底接触点对应的组合摩擦接触力，则可以计算目标足对应的组合摩擦接触力。
在一些实施例中，假设目标足中每个足底接触点的摩擦锥基向量的数量，目标足对应的组合摩擦接触力可以采用下述公式表示：
其中，f表示机器人世界坐标系下，目标足对应的组合摩擦接触力，
表示表示机器人世界坐标系下，目标足对应的第j个足底接触点对应的组合摩擦接触力，ρi表示目标足对应的第i个足底接触点对应的接触力幅值标量，n表示目标足对应的第i个足底接触点的摩擦锥基向量的数量，k表示目标足对应的足底接触点的数量。当然，需要说明的是，根据实际的应用场景，目标足中每个足底接触点的摩擦锥基向量的数量也可以不同。
图6为本申请实施例提供的另一种足式机器人运动控制方法的流程示意图。如图6所示，获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，包括：
S601、获取足式机器人中控制器的运行资源参数和目标足对应的足底接触点的数量。
其中，控制器的运行资源参数可以包括：CPU数量、控制结构参数等，其中，控制结构参数可以包括串行结构类型对应的控制结构参数、并行结构类型对应的控制结构参数。当然，需要说明的是，根据控制器类型的不同，该运行资源参数还可以包括其他参数，在此不作限定。
可选地，目标足对应的足底接触点的数量可以由用户指定，又或者，可以根据目标足的脚掌的形状进行确定，在此不作限定。
S602、根据足式机器人中控制器的运行资源参数、目标足对应的足底接触点的数量以及预设映射关系，确定足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量。
其中，预设映射关系可以包括：足式机器人中控制器的运行资源参数、足底接触点数量、以及足底接触点的摩擦锥拟合面的数量之间的映射关系。该预设映射关系可以表征足式机器人稳定工作时，目标足对应的各足底接触点的摩擦锥拟合面的最大数量。在一些实施例中，根据控制器的运行资源参数和预设映射关系，确定的各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量可以相同或不同，在此不作限定。
从上述预设映射关系可以看出，在获取到控制器的运行资源参数和目标足对应的足底接触点的数量，则可以根据该预设映射关系确定目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量。
基于上述说明，还可以理解的是，目标足对应的足底接触点数量越多、各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量越多，则对控制器的运行资源参数的要求也就越高，如此，可以尽可能降低延时，保证目标足对应的组合摩擦接触力计算的实时性。
当然，需要说明的是，在一些实施例中，各足底接触点的摩擦锥拟合面的数量也可以由用户根据控制器的运行资源参数和实际需求进行自定义，比如，可以设置目标足对应的第一足底接触点的摩擦锥拟合面的数量为4，设置目标足对应的第二足底接触点的摩擦锥拟合面的数量为6，当然，具体设置方式并不以此为限。
可选地，若目标足的脚掌为矩形脚掌，则目标足对应四个足底接触点。
其中，目标足的脚掌为矩形脚掌时，该矩形的每个顶点可以对应一个接触点。当然，需要说明的是，目标足的脚掌还可以为其他形状，比如，目标足的脚掌为三角形脚掌时，该目标足可以对应3个接触点，其中，该三角形的每个顶点可以对应一个接触点，当然，足底接触点的具体划分方式并不以此为限，根据实际的应用场景可以有所不同。
综上，应用本申请实施例，实现了可以基于摩擦锥模型，描述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，进而通过各摩擦锥基向量可以描述各足底接触点不同接触状态下的摩擦力，根据各足底接触点的摩擦锥基向量可以计算目标足对应的组合摩擦接触力，相比于采用单一接触力矢量描述目标足的足底接触力的方式要更准确。特别地，对于非平坦地面，由于各足底接触点位于不同的接触面，对应不同的接触点法向量，因此，应用本申请实施例，可以准确描述非平坦地面的接触力与摩擦约束，进而可以有效提高控制足式机器人运动的准确性。
图7为本申请实施例提供的一种足式机器人运动控制装置的功能模块示意图，该装置基本原理及产生的技术效果与前述对应的方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考方法实施例中的相应内容。
如图7所示，该运动控制装置100可以包括：
获取模块110，用于获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；
第一计算模块120，用于根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量；
第二计算模块130，用于根据所述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力；
控制模块140，用于根据所述目标足对应的组合摩擦接触力，对所述足式机器人进行运动轨迹控制。
在可选的实施方式中，所述第一计算模块120，具体用于根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，计算各所述足底接触点对应的相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角；
根据相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角和所述预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量。
在可选的实施方式中，所述第二计算模块130，具体用于获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵；
根据各所述旋转矩阵，对各足底接触点的摩擦锥基向量进行转换，获取各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量；
根据各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
在可选的实施方式中，所述第二计算模块130，具体用于获取各足底接触点对应的接触点法向量与世界坐标系中各坐标轴之间的夹角；
根据各所述足底接触点对应的夹角，计算各所述足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵。
在可选的实施方式中，所述第二计算模块130，具体用于获取各所述足底接触点对应的接触力幅值标量；
根据各所述足底接触点对应的接触力幅值标量和各所述足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算各所述足底接触点的组合摩擦接触力；
根据各所述足底接触点的组合摩擦接触力，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
在可选的实施方式中，所述获取模块110，具体用于获取所述足式机器人中控制器的运行资源参数和所述目标足对应的足底接触点的数量；
根据所述足式机器人中控制器的运行资源参数、所述目标足对应的足底接触点的数量以及预设映射关系，确定所述足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，其中，所述预设映射关系包括：足式机器人中控制器的运行资源参数、足底接触点数量、以及足底接触点的摩擦锥拟合面的数量之间的映射关系。
在可选的实施方式中，若所述目标足的脚掌为矩形脚掌，则所述目标足对应四个足底接触点。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上***(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
图8为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图，该电子设备可以集成于足式机器人中。如图8所示，该电子设备可以包括：处理器210、存储介质220和总线230，存储介质220存储有处理器210可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器210与存储介质220之间通过总线230通信，处理器210执行机器可读指令，以执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
可选地，本申请还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，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)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种足式机器人运动控制方法，其特征在于，包括：
获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；
根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量；
根据所述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力；
根据所述目标足对应的组合摩擦接触力，对所述足式机器人进行运动轨迹控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量，包括：
根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，计算各所述足底接触点对应的相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角；
根据相邻两个摩擦锥基向量之间的夹角和所述预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力，包括：
获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵；
根据各所述旋转矩阵，对各足底接触点的摩擦锥基向量进行转换，获取各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量；
根据各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取各足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵，包括：
获取各足底接触点对应的接触点法向量与世界坐标系中各坐标轴之间的夹角；
根据各所述足底接触点对应的夹角，计算各所述足底接触点对应的接触点法向量在机器人世界坐标系下的旋转矩阵。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力，包括：
获取各所述足底接触点对应的接触力幅值标量；
根据各所述足底接触点对应的接触力幅值标量和各所述足底接触点在所述机器人世界坐标系下的摩擦锥基向量，计算各所述足底接触点的组合摩擦接触力；
根据各所述足底接触点的组合摩擦接触力，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，包括：
获取所述足式机器人中控制器的运行资源参数和所述目标足对应的足底接触点的数量；
根据所述足式机器人中控制器的运行资源参数、所述目标足对应的足底接触点的数量以及预设映射关系，确定所述足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量，其中，所述预设映射关系包括：足式机器人中控制器的运行资源参数、足底接触点数量、以及足底接触点的摩擦锥拟合面的数量之间的映射关系。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，若所述目标足的脚掌为矩形脚掌，则所述目标足对应四个足底接触点。
8.一种足式机器人运动控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取足式机器人中目标足对应的至少一个足底接触点的摩擦锥拟合面的数量；
第一计算模块，用于根据各所述足底接触点的摩擦锥拟合面的数量和预设摩擦系数，计算各所述足底接触点的摩擦锥基向量；
第二计算模块，用于根据所述目标足对应的各足底接触点的摩擦锥基向量，计算所述目标足对应的组合摩擦接触力；
控制模块，用于根据所述目标足对应的组合摩擦接触力，对所述足式机器人进行运动轨迹控制。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-7任一所述足式机器人运动控制方法的步骤。
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计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-7任一所述足式机器人运动控制方法的步骤。
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