CN104589348B - 一种仿人机器人多模态运动转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种仿人机器人多模态运动转换方法，所述仿人机器人包括机器人状态感知器，运动数据库，运动控制转换器以及运动稳定控制器。该方法可以控制仿人机器人完成多种模式的运动，并且实现各种模式运动之间的转换，增强仿人机器人的应用场合以及环境适应能力。
Description
技术领域
本发明公开了一种仿人机器人多模态运动转换方法，属于机器人技术领域。
背景技术
机器人领域正在经历一场立体化，深层次的大规模变革，以工业机器人为中心，机器人正在迅速扩展到人类的生活中。特别是在智能领域，机器人在交互，辅助以及服务方面表现出突出的优势。仿人机器人作为智能机器人的代表，在稳定行走，智能交互，灵巧操作方面取得了迅速的发展。
随着仿人机器人应用需求的增加，对仿人机器人运动能力和环境适应性的需求更加严格。现有技术中仿人机器人的运动控制主要是针对行走，爬行等单一动作模式，如果仿人机器人在作业过程中需要进行模式之间的转换，需要先停止一种运动模式，再重新开始另一种运动模式。影响了仿人机器人的运动能力和环境适应性，限制了仿人机器人的应用场合和发展。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种仿人机器人多种运动形态之间的转换控制方法，以增强仿人机器人的环境适应能力。
一种仿人机器人多种运动模式之间的转换方法，所述仿人机器人包括状态感知器、运动数据存储器、运动转换控制器，以及运动稳定控制器，所述方法包括以下步骤：
根据作业任务，进行运动模式序列规划；
根据所设计的动作序列在机器人运动数据存储器里选取相应的动作数据；
在两个动作序列之间，通过运动模式转换器进行状态之间的转换融合。
优选地，所述运动转换器的工作过程包括：
根据相邻两个动作序列之间的关系，规划动态转换过程，将上一动作序列结束之前一段时间内的轨迹与下一序列动作开始之后一段时间之间的轨迹进行动态融合，在考虑机器人运动学、动力学以及全身协调控制的条件下，进行动作模式之间的转换，从而减少仿人机器人完成整个动作序列的时间，实现仿人机器人多种运动模式之间的无缝衔接和转换；
通过所述稳定控制器和所述状态感知器协调工作，使所述仿人机器人按照序列完成相应的动作。
优选地，所述稳定控制器和状态感知器协调工作的过程包括：
所述稳定控制器根据所述运动模式转换器所生成的运动轨迹，结合所述状态感知器所检测的机器人的状态和环境信息进行运动轨迹的重新修正和生成，保证机器人在运动过程中的稳定性和安全性；
对下一组相邻的动作序列继续执行，直至完成作业任务。
优选地，所述状态感知器包括由力传感器，加速度传感器，姿态传感器，触觉传感器。
优选地，所述运动数据存储器中的动作数据包括对仿人机器人运动方式在理想状态下的运动轨迹规划数据。
优选地，所述运动方式包括行走、爬行、跨步、翻滚、摔倒保护。
优选地，所述运动转换控制器能够对各种运动模式之间的转换控制，实现各种运动模式快速、柔顺的相互转换。
优选地，所述运动稳定控制器能够根据状态感知器测得的机器人状态，进行闭环反馈控制，使机器人在运动过程和运动方式转换过程中保持稳定。
该方法可以控制仿人机器人完成多种模式的运动，并且实现各种模式运动之间的转换，增强仿人机器人的应用场合以及环境适应能力。
附图说明：
图1为相邻序列动作转换的流程图
图2为多序列动作融合转换示意图
具体实施方式：
如图2所示，本发明实施例基于多模态运动转换的思想，提供了一种仿人机器人多种运动模式之间的转换方法，包括以下步骤：
根据作业任务，进行运动模式序列规划。
根据所设计的动作序列在机器人运动数据库里选取相应的动作数据。
在两个动作序列之间，通过运动模式转换器进行状态之间的转换融合。
转换器工作过程：
根据相邻两个序列动作之间的关系，规划动态转换过程，将上一动作序列结束之前一段时间内的轨迹与下一序列动作开始之后一段时间之间的轨迹进行动态融合，在考虑机器人运动学、动力学以及全身协调控制的条件下，进行动作模式之间的转换。从而减少仿人机器人完成整个动作序列的时间，实现仿人机器人多种运动模式之间的无缝衔接和转换，如图1和图2所示。
通过稳定控制器和状态感知器协调工作，使仿人机器人按照序列完成相应的动作。
上述稳定控制器和状态感知器协调工作的过程：
稳定控制器根据运动模式转换器所生成的运动轨迹，结合状态感知器所检测的机器人的状态和环境信息进行运动轨迹的重新修正和生成，保证机器人在运动过程中的稳定性和安全性。
直至完成作业任务。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种仿人机器人多种运动模式之间的转换方法，所述仿人机器人包括状态感知器、运动数据存储器、运动转换控制器，以及运动稳定控制器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据作业任务，进行运动模式序列规划；
根据所设计的动作序列在机器人运动数据存储器里选取相应的动作数据；
在两个动作序列之间，通过运动模式转换器进行状态之间的转换融合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动转换器的工作过程包括：
根据相邻两个动作序列之间的关系，规划动态转换过程，将上一动作序列结束之前一段时间内的轨迹与下一序列动作开始之后一段时间之间的轨迹进行动态融合，在考虑机器人运动学、动力学以及全身协调控制的条件下，进行动作模式之间的转换，从而减少仿人机器人完成整个动作序列的时间，实现仿人机器人多种运动模式之间的无缝衔接和转换；
通过所述稳定控制器和所述状态感知器协调工作，使所述仿人机器人按照序列完成相应的动作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定控制器和状态感知器协调工作的过程包括：
所述稳定控制器根据所述运动模式转换器所生成的运动轨迹，结合所述状态感知器所检测的机器人的状态和环境信息进行运动轨迹的重新修正和生成，保证机器人在运动过程中的稳定性和安全性；
对下一组相邻的动作序列继续执行，直至完成作业任务。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态感知器包括由力传感器，加速度传感器，姿态传感器，触觉传感器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动数据存储器中的动作数据包括对仿人机器人运动方式在理想状态下的运动轨迹规划数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述运动方式包括行走、爬行、跨步、翻滚、摔倒保护。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动转换控制器能够对各种运动模式之间的转换控制，实现各种运动模式快速、柔顺的相互转换。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动稳定控制器能够根据状态感知器测得的机器人状态，进行闭环反馈控制，使机器人在运动过程和运动方式转换过程中保持稳定。
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