本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機器人運動腦設(shè)計方法、裝置、電子設(shè)備及機器人。

背景技術(shù)：

1、隨著機器人技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是類腦智能和機器人智能感知、控制、決策領(lǐng)域的突破，人們對機器人的期望已經(jīng)從簡單的預(yù)編程執(zhí)行擴展到了能夠在復(fù)雜多變的環(huán)境中自主完成任務(wù)。在這一背景下，多關(guān)節(jié)移動機器人的設(shè)計與控制面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，尤其是人形機器人和具有多足及多臂的復(fù)合機器人。

2、相關(guān)技術(shù)中，多關(guān)節(jié)移動機器人的控制通常依賴于輪式底盤或履帶式的移動平臺，結(jié)合機械臂進行操作任務(wù)。這種復(fù)合機器人方案雖然在一定程度上實現(xiàn)了機器人在環(huán)境中移動并完成任務(wù)的能力，但存在明顯的局限性。首先，復(fù)合機器人中的對外感知和對機械臂的控制是相互獨立的，即通過兩個控制器的組合共同實現(xiàn)功能，缺乏一個整體的、高度集成的控制架構(gòu)。其次，復(fù)合機器人在移動過程中，機械臂往往保持固定姿態(tài)，這意味著在動態(tài)環(huán)境下的操作靈活性和適應(yīng)性受到限制。此外，多關(guān)節(jié)機器人在執(zhí)行任務(wù)時往往需要與環(huán)境進行物理交互，如抓取物體、行走或操控工具，這對機器人的平衡控制和姿態(tài)調(diào)整提出了嚴格的要求。尤其是在不平坦的地形，或者與多個物體交互的情形下，機器人必須能夠精確預(yù)測和調(diào)整其質(zhì)心位置，以維持動態(tài)平衡，避免跌倒或碰撞。

3、相關(guān)技術(shù)中的多關(guān)節(jié)移動機器人運動腦設(shè)計方法，雖然在某些特定場景下表現(xiàn)良好，但在動態(tài)環(huán)境感知、實時調(diào)整姿態(tài)、維持高精度平衡和高效完成任務(wù)方面存在不足。例如，它們可能無法快速響應(yīng)環(huán)境變化，如突然出現(xiàn)的障礙物或目標物體位置的變動，也可能在執(zhí)行任務(wù)時消耗過多能量，或因操作策略不足而效率低下。

4、針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種機器人運動腦設(shè)計方法、裝置、電子設(shè)備及機器人，以至少解決相關(guān)技術(shù)中在進行機器人運動控制時考慮因素不全面，導(dǎo)致路徑規(guī)劃和靈巧操作不準確，機器人在運動過程中的平衡性差的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種機器人運動腦設(shè)計方法，包括：基于所述機器人上的第一傳感器系統(tǒng)采集所述機器人的內(nèi)部狀態(tài)信息，基于所述機器人上的第二傳感器系統(tǒng)采集所述機器人所處的目標環(huán)境的環(huán)境信息；基于所述內(nèi)部狀態(tài)信息和所述環(huán)境信息，對所述機器人和所述目標環(huán)境分別進行三維建模，得到所述機器人對應(yīng)的三維姿態(tài)模型，以及所述目標環(huán)境對應(yīng)的三維環(huán)境模型；基于所述三維姿態(tài)模型和所述三維環(huán)境模型，確定所述機器人與所述目標環(huán)境之間的接觸點；基于所述接觸點對所述機器人進行運動規(guī)劃，得到運動規(guī)劃結(jié)果；基于所述運動規(guī)劃結(jié)果控制所述機器人運動。

3、根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種機器人運動腦設(shè)計裝置，包括：信息采集模塊，用于基于所述機器人上的第一傳感器系統(tǒng)采集所述機器人的內(nèi)部狀態(tài)信息，基于所述機器人上的第二傳感器系統(tǒng)采集所述機器人所處的目標環(huán)境的環(huán)境信息；三維建模模塊，用于基于所述內(nèi)部狀態(tài)信息和所述環(huán)境信息，對所述機器人和所述目標環(huán)境分別進行三維建模，得到所述機器人對應(yīng)的三維姿態(tài)模型，以及所述目標環(huán)境對應(yīng)的三維環(huán)境模型；接觸點確定模塊，用于基于所述三維姿態(tài)模型和所述三維環(huán)境模型，確定所述機器人與所述目標環(huán)境之間的接觸點；運動規(guī)劃模塊，用于基于所述接觸點對所述機器人進行運動規(guī)劃，得到運動規(guī)劃結(jié)果；運動控制模塊，用于基于所述運動規(guī)劃結(jié)果控制所述機器人運動。

4、根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種機器人，包括：機器人本體，所述機器人本體上設(shè)置有第一傳感器系統(tǒng)和第二傳感器系統(tǒng)；控制器，與所述機器人本體連接，用于執(zhí)行任意一項所述的機器人運動腦設(shè)計方法。

5、根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種電子設(shè)備，包括一個或多個處理器和存儲器，上述存儲器用于存儲一個或多個程序，其中，當上述一個或多個程序被上述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得上述一個或多個處理器實現(xiàn)任意一項上述的機器人運動腦設(shè)計方法。

6、在本發(fā)明實施例中，通過基于機器人上的第一傳感器系統(tǒng)采集機器人的內(nèi)部狀態(tài)信息，基于機器人上的第二傳感器系統(tǒng)采集機器人所處的目標環(huán)境的環(huán)境信息；基于內(nèi)部狀態(tài)信息和環(huán)境信息，對機器人和目標環(huán)境分別進行三維建模，得到機器人對應(yīng)的三維姿態(tài)模型，以及目標環(huán)境對應(yīng)的三維環(huán)境模型；基于三維姿態(tài)模型和三維環(huán)境模型，確定機器人與目標環(huán)境之間的接觸點；基于接觸點對機器人進行運動規(guī)劃，得到運動規(guī)劃結(jié)果；基于運動規(guī)劃結(jié)果控制機器人運動，達到了基于內(nèi)部狀態(tài)信息和環(huán)境信息全面進行三維建模以及機器人運動規(guī)劃的目的，從而實現(xiàn)了提升機器人路徑規(guī)劃準確性和運行平衡性的技術(shù)效果，進而解決了相關(guān)技術(shù)中在進行機器人運動控制時考慮因素不全面，導(dǎo)致路徑規(guī)劃和靈巧操作不準確，機器人在運動過程中的平衡性差的技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種機器人運動腦設(shè)計方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述三維姿態(tài)模型和所述三維環(huán)境模型，確定所述機器人與所述目標環(huán)境之間的接觸點，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接觸點包括所述機器人上的操作工具與所述目標環(huán)境中的目標物體之間的多個第一目標接觸點，以及所述機器人的底盤與對應(yīng)支撐面之間的多個第二目標接觸點的情況下，所述基于所述三維姿態(tài)模型和所述三維環(huán)境模型，確定所述接觸點，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述多個第一初始接觸點分別與操作工具之間的距離信息，從所述多個第一初始接觸點中篩選出所述多個第一目標接觸點，以及從所述多個第二初始接觸點中，篩選出所述多個第二目標接觸點，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述內(nèi)部狀態(tài)信息和所述環(huán)境信息，對所述機器人和所述目標環(huán)境分別進行三維建模，得到所述機器人對應(yīng)的三維姿態(tài)模型，以及所述目標環(huán)境對應(yīng)的三維環(huán)境模型，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的方法，其特征在于，所述基于所述運動規(guī)劃結(jié)果控制所述機器人運動，包括：

8.一種機器人運動腦設(shè)計裝置，其特征在于，包括：

9.一種機器人，其特征在于，包括：

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括一個或多個處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲一個或多個程序，其中，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的機器人運動腦設(shè)計方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種機器人運動腦設(shè)計方法、裝置、電子設(shè)備及機器人。其中，該方法包括：基于機器人上的第一傳感器系統(tǒng)采集機器人的內(nèi)部狀態(tài)信息，基于機器人上的第二傳感器系統(tǒng)采集機器人所處的目標環(huán)境的環(huán)境信息；基于內(nèi)部狀態(tài)信息和環(huán)境信息對機器人和目標環(huán)境分別進行三維建模，得到機器人對應(yīng)的三維姿態(tài)模型，以及目標環(huán)境對應(yīng)的三維環(huán)境模型；基于三維姿態(tài)模型和三維環(huán)境模型確定機器人與目標環(huán)境之間的接觸點；基于接觸點對機器人進行運動規(guī)劃，得到運動規(guī)劃結(jié)果；基于運動規(guī)劃結(jié)果控制機器人運動。本發(fā)明解決了相關(guān)技術(shù)中在進行機器人運動控制時考慮因素不全面，導(dǎo)致路徑規(guī)劃和靈巧操作不準確，機器人在運動過程中的平衡性差的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張銳
受保護的技術(shù)使用者：北京鋼鐵俠科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19