轮足机器人及其空中轨迹跟踪方法、装置及存储介质与流程

本技术涉及轮足机器人领域，尤其涉及轮足机器人及其空中轨迹跟踪方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、随着机器人技术的不断发展，机器人可以完成越来越多的复杂动作，比如轮足机器人在空中复杂高速的空翻动作等，使得轮足机器人可以用于越过障碍物或沟壑，有利于促机器人平衡控制、运动规划等机器人技术的进步和发展。

2、在轮足机器人执行空翻动作时，通常包括起跳阶段、飞行阶段以及落地阶段。对于飞行阶段，如果空翻速度过快，采用pd(英文全称为proportional-derivative，中文全称为比例积分控制)的控制方法来跟踪轨迹，可能会出现轮足机器人的双腿伸长并无法到达原有位置的现象，从而会减弱空翻的速度和稳定性，可能无法完成预先规划的任务。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种轮足机器人及其空中轨迹跟踪方法、装置及存储介质，以解决现有技术中采用pd控制来跟踪轨迹时，可能会出现轮足机器人的双腿伸长并无法到达原有位置的现象，减弱空翻的速度和稳定性，可能无法完成预先规划的任务的问题。

2、本技术实施例的第一方面提供了一种轮足机器人的空中轨迹跟踪方法，所述方法包括：

3、在所述轮足机器人按照预定的空中轨迹执行空中动作时，获取所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息；

4、根据所述关节力矩的前馈信息，结合反馈控制方法对所述轮足机器人的轨迹进行跟踪。

5、结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，获取所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息，包括：

6、通过前向处理确定所述轮足机器人的连杆质心的第一状态信息；

7、根据所述连杆质心的第一状态信息，通过后向处理确定所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息。

8、结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，通过前向处理确定所述轮足机器人的连杆质心的第一状态信息，包括：

9、获取浮动基座的位置信息和角度信息，根据所述位置信息和角度信息确定浮动基座的速度信息和加速度信息；

10、通过预定的旋转矩阵，将所述浮动基座的速度信息和加速度信息传递至末端执行器，确定所述连杆质心的第一状态信息中的力和力矩。

11、结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，通过预定的旋转矩阵，将所述浮动基座的速度信息和加速度信息传递至末端执行器，确定所述连杆质心的第一状态信息中的力和力矩，包括：

12、根据所述旋转矩阵和所述浮动基座的速度信息和加速度信息，确定所述连杆质心的速度信息和加速度信息；

13、根据所述连杆质心的速度信息和加速度信息，确定所述连杆质心的力和力矩。

14、结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，根据所述连杆质心的第一状态信息，通过后向处理确定所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息，包括：

15、以所述轮足机器人的轮子作为末端执行器的部件，传递所述轮子的力矩信息和轮子力信息，确定所述关节的力信息；

16、根据所述轮子的力矩信息、所述关节的力信息、所述轮子的力信息和所述第一状态信息，确定所述关节的力矩信息。

17、结合第一方面，在第一方面的第五种可能实现方式中，根据所述关节力矩的前馈信息，结合反馈控制方法对所述轮足机器人的轨迹进行跟踪，包括：

18、根据所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息，确定所述轮足机器人的电机力矩；

19、根据实际的关节力矩与期望的关节力矩之间的偏差，通过比例积分调节所述轮足机器人的电机力矩。

20、结合第一方面，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述方法还包括：

21、获取所述轮足机器人在空中的实际轨迹信息；

22、根据所述轮足机器人的期望轨迹信息与所述实际轨迹信息的偏差，通过比例积分调节所述轮足机器人的浮动基座的位置。

23、本技术实施例的第二方面提供了一种轮足机器人的空中轨迹跟踪装置，所述装置包括：

24、关节力矩获取单元，用于在所述轮足机器人按照预定的空中轨迹执行空中动作时，获取所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息；

25、跟踪单元，用于根据所述关节力矩的前馈信息，结合反馈控制方法对所述轮足机器人的轨迹进行跟踪。

26、结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述关节力矩获取单元包括：

27、第一状态信息获取子单元，用于通过前向处理确定所述轮足机器人的连杆质心的第一状态信息；

28、前馈信息确定子单元，用于根据所述连杆质心的第一状态信息，通过后向处理确定所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息。

29、结合第二方面的第一种可能实现方式，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述第一状态信息获取子单元包括：

30、浮动基座信息获取模块，用于获取浮动基座的位置信息和角度信息，根据所述位置信息和角度信息确定浮动基座的速度信息和加速度信息；

31、力信息确定模块，用于通过预定的旋转矩阵，将所述浮动基座的速度信息和加速度信息传递至末端执行器，确定所述连杆质心的第一状态信息中的力和力矩。

32、结合第二方面的第二种可能实现方式，在第二方面的第三种可能实现方式中，所述力信息确定模块包括：

33、连杆质心速度信息确定子模块，用于根据所述旋转矩阵和所述浮动基座的速度信息和加速度信息，确定所述连杆质心的速度信息和加速度信息；

34、连杆质心力信息确定子模块，用于根据所述连杆质心的速度信息和加速度信息，确定所述连杆质心的力和力矩。

35、结合第二方面的第一种可能实现方式，在第二方面的第四种可能实现方式中，所述前馈信息确定子单元包括：

36、关节力信息确定模块，用于以所述轮足机器人的轮子作为末端执行器的部件，传递所述轮子的力矩信息和轮子力信息，确定所述关节的力信息；

37、力矩信息确定模块，用于根据所述轮子的力矩信息、所述关节的力信息、所述轮子的力信息和所述第一状态信息，确定所述关节的力矩信息。

38、结合第二方面，在第二方面的第五种可能实现方式中，所述跟踪单元包括：

39、电机力矩确定子单元，用于根据所述轮足机器人的关节力矩的前馈信息，确定所述轮足机器人的电机力矩；

40、调节子单元，用于根据实际的关节力矩与期望的关节力矩之间的偏差，通过比例积分调节所述轮足机器人的电机力矩。

41、结合第二方面，在第二方面的第六种可能实现方式中，所述装置还包括：

42、实际轨迹信息获取单元，用于获取所述轮足机器人在空中的实际轨迹信息；

43、位置调节单元，用于根据所述轮足机器人的期望轨迹信息与所述实际轨迹信息的偏差，通过比例积分调节所述轮足机器人的浮动基座的位置。

44、本技术实施例的第三方面提供了轮足机器人，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如第一方面任一项所述方法的步骤。

45、本技术实施例的第四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如第一方面任一项所述方法的步骤。

46、本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本技术实施例中的轮足机器人在执行空翻动作时，获取轮足机器人的关节力矩的前馈信息，通过前馈信息估算轮足机器人旋转和加速度引起的额外关节力矩，结合反馈控制方法进行跟踪控制，从而能够有效的指导轮足适时收缩，以使得轮足机器人保持正确的姿态和平衡，从而有利于保持空翻速度和稳定性，有效的完成预先规划的任务。