一种机器人控制方法、装置和机器人

本申请涉及机器人，尤其涉及一种机器人控制方法、装置和机器人。

背景技术：

1、随着移动操作机器人的快速发展，移动操作机器人正在进一步向人机共融的工业生产场景中推广应用，例如，移动操作机器人已经在工业多机床上下料、工具转运等场景中实现了应用。在这些工业场景中，机器人需要与工作人员在共融空间内完成任务，此时，如何保证移动操作机器人在稳定执行任务的同时，有效保障人员的安全成为当前研究的热点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种机器人控制方法、装置和机器人，用以解决移动操作机器人在多种人机交互状态下稳定执行任务的同时有效保障人员安全的问题。

2、具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

3、本申请第一方面提供一种机器人控制方法，所述方法包括：

4、在控制机器人从起始点运动至目标点的过程中，根据所述机器人在当前时刻的第一位置和所述目标点的第二位置，计算所述目标点对所述机器人的引力；

5、获取所述机器人所处工作环境中的行人在当前时刻之前的第一指定时间段内的第一实际运动轨迹，并根据所述第一实际运动轨迹，预测所述行人在当前时刻之后的第一预设时间段内的第一可能运动轨迹；

6、根据所述机器人相对于所述行人的相对速度、所述机器人距离所述行人的距离、以及预设的机器人和行人在所述相对速度下必须保持的最小距离，计算参考时间段；

7、从所述可能运动轨迹中获取所述行人的足部关节点在预测时刻下的第一预测位置；其中，所述预测时刻为从当前时刻经所述参考时间段后到达的时刻；

8、根据所述相对速度、所述第一位置和所述第一预测位置，计算所述行人对所述机器人的斥力；

9、根据所述预测位置、所述第二位置和预设长度，计算当前时刻下的引力场权重和斥力场权重；

10、根据所述引力场权重、所述斥力场权重、以及所述引力和所述斥力，计算所述机器人的虚拟势场力，并基于所述虚拟势场力计算所述机器人在下一时刻的更新速度；

11、根据所述更新速度控制所述机器人运动，直至所述机器人运行至所述目标点。

12、本申请第二方面提供一种机器人控制装置，所述装置包括计算模块、预测模块、获取模块和控制模块；其中，

13、所述计算模块，用于在控制机器人从起始点运动至目标点的过程中，根据所述机器人在当前时刻的第一位置和所述目标点的第二位置，计算所述目标点对所述机器人的引力；

14、所述预测模块，用于获取所述机器人所处工作环境中的行人在当前时刻之前的第一指定时间段内的第一实际运动轨迹，并根据所述第一实际运动轨迹，预测所述行人在当前时刻之后的第一预设时间段内的第一可能运动轨迹；

15、所述计算模块，还用于根据所述机器人相对于所述行人的相对速度、所述机器人距离所述行人的距离、以及预设的机器人和行人在所述相对速度下必须保持的最小距离，计算参考时间段；

16、所述获取模块，用于从所述可能运动轨迹中获取所述行人的足部关节点在预测时刻下的第一预测位置；其中，所述预测时刻为从当前时刻经所述参考时间段后到达的时刻；

17、所述计算模块，还用于根据所述相对速度、所述第一位置和所述第一预测位置，计算所述行人对所述机器人的斥力；

18、所述计算模块，还用于根据所述预测位置、所述第二位置和预设长度，计算当前时刻下的引力场权重和斥力场权重；

19、所述计算模块，还用于根据所述引力场权重、所述斥力场权重、以及所述引力和所述斥力，计算所述机器人的虚拟势场力，并基于所述虚拟势场力计算所述机器人在下一时刻的更新速度；

20、所述控制模块，用于根据所述更新速度控制所述机器人运动，直至所述机器人运行至所述目标点。

21、本申请第三方面提供一种机器人，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本申请第一方面提供的任一项所述方法的步骤。

22、本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本申请第一方面提供的任一项所述方法的步骤。

23、本申请提供的机器人控制方法、装置和机器人，第一方面，在计算行人对机器人的斥力时，采用不断更新的行人的足部关节点的预测位置而不是行人的实际位置进行计算，避免了以行人的实际位置作为输入造成的势场信息滞后性的问题，使得计算出的斥力更加精准，计算出的虚拟势场力也更加的精确，实现了机器人的灵活动态避障与高效趋近目标，提升了操作安全性。第二方面，在计算引力场权重和斥力场权重时，根据行人与目标点的距离，动态调整引力场权重和斥力场权重，避免了行人出现在目标点附近时，影响移动底盘朝向目标点运动，实现了移动底盘趋近目标点过程的平顺安全运行，提升了机器人任务执行的效率与成功率。这样，通过上述两方面，可以保证机器人在人机交互状态下稳定执行任务的同时有效保障人员安全的问题。

技术特征：

1.一种机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人运行至所述目标点之后，所述方法包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制移动底盘移动，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于该关节的奇异值，计算该关节在虚拟奇异势场下的虚拟斥力，包括：

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算第一目标对第二目标的斥力：

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算第三目标对第四目标的引力：

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人相对于所述行人的相对速度、所述机器人距离所述行人的距离、以及预设的机器人和行人在所述相对速度下必须保持的最小距离，计算参考时间段，包括：

8.一种机器人控制装置，其特征在于，所述装置包括计算模块、预测模块、获取模块和控制模块；其中，

9.一种机器人，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在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程序时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

技术总结本申请提供一种机器人控制方法、装置和机器人。本申请提供的机器人控制方法，第一方面，在计算行人对机器人的斥力时，采用不断更新的行人的足部关节点的预测位置而不是行人的实际位置进行计算，避免了以行人的实际位置作为输入造成的势场信息滞后性的问题，使得计算出的斥力更加精准，计算出的虚拟势场力也更加的精确，实现了机器人的灵活动态避障与高效趋近目标，提升了操作安全性。第二方面，在计算引力场权重和斥力场权重时，根据行人与目标点的距离，动态调整引力场权重和斥力场权重，避免了行人出现在目标点附近时，影响移动底盘朝向目标点运动，实现了移动底盘趋近目标点过程的平顺安全运行，提升了机器人任务执行的效率与成功率。技术研发人员：陶永,万嘉昊,宋义安,谭栋华,高赫,牛鹏军受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13