机器人步态仿真方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及人工智能，尤其涉及一种机器人步态仿真方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、机器人步态控制是指确定机器人各条腿的运动方式和步伐序列，以实现稳定、高效的移动。在进行步态规划时，需要考虑步态分类和步态序列生成。其中，步态分类：通常可以分为静态步态和动态步态。静态步态是指机器人在保持平衡的同时进行移动，如踏步行走；动态步态是指机器人在移动时需要动态平衡，如跑步和跳跃。根据不同的任务需求和环境条件，选择适合的步态类型是步态规划的基础。

2、步态序列生成是确定机器人每条腿的运动方式和步幅的过程。这一过程可以基于规则或者优化方法进行。基于规则的方法是通过设定规则和约束条件，确定机器人的步态序列。优化方法是通过优化目标函数，找到最优的步态序列，使机器人的运动更加稳定和高效。

3、其中，步态序列生成需要考虑机器人的稳定性、速度和能耗等因素，并在不同环境和任务要求下进行权衡。其中，由于动力学约束和运动目标的复杂性，找到合适的步态序列往往是一个非线性、多目标的优化问题。

4、另外，机器人步态规划具体涉及如下三个方面：

5、第一方面，动力学建模：动力学建模是对机器人运动过程进行数学描述的过程。通过动力学建模，可以预测机器人在不同步态下的运动性能，并优化步态规划。其中，机器人的动力学建模是步态规划的基础，需要考虑机器人的质量、惯性、关节摩擦等因素，并进行精确的数学建模，以预测机器人在不同步态下的运动性能。

6、第二方面，环境感知：步态规划需要对机器人周围环境进行感知，以避免障碍物、不平地形等。环境感知可以通过使用传感器，如摄像头、激光雷达等来获取环境信息，并将其融合到步态规划中，以避免碰撞和保持稳定。

7、第三方面，运动控制：步态规划是机器人运动控制的一部分，需要将步态规划的结果转化为实际控制机器人运动的指令。运动控制可以使用反馈控制方法，通过不断调整机器人的姿态和力矩来实现稳定的步态。

8、可以理解的是，机器人需要在实时环境中进行步态规划和控制，以应对动态变化的环境和任务需求。步态规划算法需要具备较高的实时性，能够快速生成适应性强的步态序列。同时，步态规划算法需要具备鲁棒性，能够适应不确定性和噪声干扰等情况。

9、由此可知，通过上述方法确定机器人的步态规划之后，则可以基于该步态规划结果实现机器人的移动。

10、其中，可以对机器人的步态进行仿真，以了解基于不同规划结果实现的机器人的移动是否稳定、高效。然而，目前大多数机器人的实际步态规划方式是基于关节角度的步态规划，即通过控制关节角度参数来实现机器人的运动；但在仿真环境中的步态规划方式是基于腿部末端位姿或扭矩的步态规划，即大部分开源方法采用的控制器是通过机器人腿部的末端位姿或扭矩来实现机器人的运动控制。因此，当机器人实际的步态规划方式与仿真环境中的步态规划方式不同时，无法对该机器人的步态进行仿真。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种机器人步态仿真方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中机器人的实际步态规划方式与仿真环境中的不同规划方式不同时无法对该机器人的步态进行仿真的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种机器人步态仿真方法，所述方法包括：

3、获取机器人在运动过程中的目标信息，其中，所述目标信息包括所述机器人的至少一条腿的至少一个关节的关节状态参数；

4、对同一个关节的所述关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系；

5、根据各个关节的所述函数关系，对所述机器人的步态进行仿真。

6、可选地，所述获取机器人在运动过程中的目标信息，包括：

7、通过操作系统内核linux中的脚本script命令，获取所述机器人在运动过程中的所述目标信息。

8、可选地，所述对同一个关节的所述关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系，包括：

9、通过傅里叶级数拟合方法，对同一个关节的所述关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系。

10、可选地，所述关节状态参数包括关节角度。

11、第二方面，本申请实施例提供了一种机器人步态仿真装置，所述装置包括：

12、信息获取模块，用于获取机器人在运动过程中的目标信息，其中，所述目标信息包括所述机器人的至少一条腿的至少一个关节的关节状态参数；

13、拟合模块，用于对同一个关节的所述关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系；

14、仿真模块，用于根据各个关节的所述函数关系，对所述机器人的步态进行仿真。

15、可选地，所述信息获取模块具体用于：

16、通过操作系统内核linux中的脚本script命令，获取所述机器人在运动过程中的所述目标信息。

17、可选地，所述拟合模块具体用于：

18、通过傅里叶级数拟合方法，对同一个关节的所述关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系。

19、可选地，所述关节状态参数包括关节角度。

20、第三方面，本申请的实施例提供了一种电子设备，包括存储器，收发机，处理器：

21、存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行上述第一方面所述的机器人步态仿真方法。

22、第四方面，本申请的实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现上述第一方面所述的机器人步态仿真方法。

23、在本申请实施例中，可以获取机器人在运动过程中的目标信息，所述目标信息包括机器人的至少一条腿的至少一个关节的关节状态参数；从而对同一个关节的关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系，进而可以根据各个关节的该函数关系，对机器人的步态进行仿真。

24、由此可见，无论机器人的采用哪一种步态规划方式，本申请的实施例，均可以采集机器人实际运动过程中至少一条腿的至少一个关节的关节状态参数，从而根据采集的关节状态参数拟合得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系，这样，对机器人的步态进行仿真所依据的不再是机器人实际的步态规划方式对应的参数，而上述拟合得到的函数关系。可见，在本申请实施例中，即使机器人的实际步态规划方式与仿真环境中的不同规划方式不同，也可对机器人的运动进行仿真。

技术特征：

1.一种机器人步态仿真方法，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，所述获取机器人在运动过程中的目标信息，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对同一个关节的所述关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关节状态参数包括关节角度。

5.一种机器人步态仿真装置，其特征在于，所述装置包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信息获取模块具体用于：

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述拟合模块具体用于：

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述关节状态参数包括关节角度。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器，收发机，处理器：

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的机器人步态仿真方法。

技术总结本申请实施例提供了一种机器人步态仿真方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取机器人在运动过程中的目标信息，其中，目标信息包括机器人的至少一条腿的至少一个关节的关节状态参数；对同一个关节的关节状态参数进行数据拟合，得到各个关节的关节状态参数与时间的函数关系；根据各个关节的函数关系，对机器人的步态进行仿真。因此，本申请的实施例，可以解决现有技术中机器人的实际步态规划方式与仿真环境中的不同规划方式不同时无法对该机器人的步态进行仿真的问题。技术研发人员：姚奇,刘冬寅,沈雯羽,杜忠齐,杨娟受保护的技术使用者：中国电信股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12