足式机器人避障控制方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

本技术涉及机器人，特别是涉及一种足式机器人避障控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、随着机器人技术的发展，足式机器人得到了广泛地应用。又由于足式机器人具有较强的地面环境适应性，因此可以替代人工在隧道、变电站等复杂环境中进行作业。足式机器人通过腿的仿生运动，可以单独控制前后运动和侧移运动，相较轮式、履带式等机器人，灵活性大大增强，但也对实时避障提出了更高的要求。

2、相关技术中，足式机器人的实时避障主要应用在辅助手柄模式下。所谓辅助手柄模式，是由操作人员通过手柄控制足式机器人运动以实现避障。

3、然而，当足式机器人面对某些复杂环境时，它只能单独进入，此时操作人员在远程情况下无法看清现场环境，从而难以实现实时避障。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实时避障的足式机器人避障控制方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种足式机器人避障控制方法，所述方法包括：

3、获取足式机器人所在区域的目标障碍物信息，所述目标障碍物信息包括目标障碍物相对于所述足式机器人的方向角、以及所述目标障碍物与所述足式机器人之间的距离；

4、根据速度阈值控制策略，动态限定所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，以用于动态避障；

5、其中，所述速度阈值控制策略包括根据与所述方向角和所述距离相关联的减速算法，获得所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值。

6、在其中一个实施例中，所述根据速度阈值控制策略，动态限定所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，以用于动态避障包括：建立所述足式机器人的本体系坐标系，所述本体系坐标系包括第一坐标轴和第二坐标轴，所述方向角为所述目标障碍物与所述足式机器人的第一连线，与所述本体系坐标系的第一坐标轴正方向，相交形成的夹角；确定所述本体系坐标系中任一象限区域内相对所述第一坐标轴的第一零速度阈值包络线，以及相对所述第二坐标轴的第二零速度阈值包络线；获取所述第一零速度阈值包络线和所述第二零速度阈值包络线之间的第一交点；确定所述第一交点至所述第一坐标轴的垂直距离，根据所述垂直距离确定所述足式机器人所能通过的最小宽度；根据所述足式机器人所能通过的最小宽度和所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，约束所述足式机器人的运动。

7、在其中一个实施例中，所述根据速度阈值控制策略，动态限定所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，以用于动态避障包括：确定所述足式机器人所在区域的局部地图，确定所述足式机器人在所述局部地图的最大速度包络线；建立所述足式机器人的本体系坐标系，所述本体系坐标系包括第一坐标轴和第二坐标轴，所述方向角为所述目标障碍物与所述足式机器人的第一连线，与所述本体系坐标系的第一坐标轴正方向，相交形成的夹角；根据所述本体系坐标系，确定各象限区域内相对所述第一坐标轴的第一零速度阈值包络线，以及相对所述第二坐标轴的第二零速度阈值包络线；根据各象限区域内的所述第一零速度阈值包络线和所述第二零速度阈值包络线，确定所述足式机器人的零速度包络线，所述零速度包络线位于所述最大速度包络线内；根据所述零速度包络线、所述最大速度包络线和所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，约束所述足式机器人的运动。

8、在其中一个实施例中，所述根据所述零速度包络线、所述最大速度包络线和所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，约束所述足式机器人的运动，包括：确定所述目标障碍物所在位置和所述方向角；当所述目标障碍物所在位置位于所述零速度包络线上，将所述足式机器人在趋向于靠近所述目标障碍物所对应的方向上的速度阈值设定为最小速度阈值；当所述目标障碍物所在位置位于所述最大速度包络线上或者位于所述最大速度包络线之外时，将所述足式机器人在各方向上的速度阈值设定为最大速度阈值；当所述目标障碍物所在位置位于所述最大速度包络线与所述零速度包络线之间时，根据所述减速算法，设定所述足式机器人在各方向上的速度阈值。

9、在其中一个实施例中，所述根据各象限区域内的所述第一零速度阈值包络线和所述第二零速度阈值包络线，确定所述足式机器人的零速度包络线，包括：根据各象限区域内的所述第一零速度阈值包络线和所述第二零速度阈值包络线确定目标区域；获取各象限区域内所述第一零速度阈值包络线和所述第二零速度阈值包络线之间的第二交点；根据所述第二交点确定所述目标区域的窄部；获取所述第一零速度阈值包络线在远离原点方向上相对所述第一坐标轴的第三交点，以及所述第二零速度阈值包络线在远离原点方向上相对所述第二坐标轴的第四交点；根据所述第三交点和所述第四交点确定所述目标区域的宽部；根据所述目标区域的窄部和所述目标区域的宽部、以及各象限区域内的所述第一零速度阈值包络线和所述第二零速度阈值包络线确定所述目标区域的边界线；将所述目标区域的边界线作为所述足式机器人的零速度包络线。

10、在其中一个实施例中，所述减速算法包括三角函数减速算法，所述根据与所述方向角和所述距离相关联的减速算法，获得所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值包括：基于所述三角函数减速算法，计算所述足式机器人在各方向上的理论速度阈值；根据所述方向角和所述理论速度阈值，确定所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值；其中，所述足式机器人具有本体系坐标系，所述本体系坐标系包括相交的第一坐标轴和第二坐标轴，所述方向角为在所述本体系坐标系中的第一连线与所述本体系坐标系的第一坐标轴正方向的夹角，所述第一连线为所述目障碍物与所述本体系坐标系的原点的连线。

11、在其中一个实施例中，所述足式机器人具有躯干长度、预设的在所述第一坐标轴的第一方向上的第一最大速度阈值、预设的在所述第二坐标轴的第二方向上的第二最大速度阈值以及预设的安全系数，所述安全系数用于避免所述足式机器人接触障碍物；所述基于所述三角函数减速算法，计算所述足式机器人在各方向上的理论速度阈值，包括：获取所述足式机器人所在区域的局部地图范围；根据所述方向角确定第一三角函数值，根据所述局部地图范围、所述第一三角函数值、所述距离、所述躯干长度、所述第一最大速度阈值以及所述安全系数，基于第一三角函数减速算法计算所述足式机器人在所述第一方向上的第一理论速度阈值；根据所述方向角确定第二三角函数值，根据所述局部地图范围、所述第二三角函数值、所述距离、所述躯干长度、所述第二最大速度阈值以及所述安全系数，基于第二三角函数减速算法计算所述足式机器人在所述第二方向上的第二理论速度阈值。

12、在其中一个实施例中，所述基于预设的三角函数减速算法计算所述足式机器人在所述第一方向上的第一理论速度阈值，包括：

13、

14、其中：

15、

16、lengthmap表征所述局部地图范围的参数，lengthrobot表示所述躯干长度，ksafe表示所述安全系数，yaw表示所述方向角，cos(yaw)表示第一三角函数值，l表示所述距离，vmaxxabs表示所述第一最大速度阈值，vmaxxabs1表示所述第一理论速度阈值，vmaxxabs为所述足式机器人在所述第一方向上的第一初算速度阈值。

17、在其中一个实施例中，所述基于预设的三角函数减速算法计算所述足式机器人在所述第二方向上的理论速度阈值，包括：

18、

19、其中：

20、

21、vmaxyabs表示所述第二最大速度阈值，vmaxyabs1表示所述第二理论速度阈值，sin(yaw)表示第二三角函数值，vmaxyabs为所述足式机器人在所述第二方向上的第二初算速度阈值。

22、在其中一个实施例中，所述根据所述方向角和所述理论速度阈值，确定所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，包括：

23、

24、其中，vmax[4]为所述足式机器人在各方向的目标速度阈值的四维矢量，该矢量的第0～3位顺次分别代表第一正方向的目标速度阈值、第二正方向的目标速度阈值、第一负方向的速目标度阈值和第二负方向的目标速度阈值。

25、第二方面，本技术还提供了一种足式机器人避障控制装置，所述装置包括：

26、障碍物获取模块，用于获取足式机器人所在区域的目标障碍物信息，所述目标障碍物信息包括所述目标障碍物相对于所述足式机器人的的方向角、以及所述目标障碍物与所述足式机器人之间的距离；

27、阈值确定模块，用于根据速度阈值控制策略，动态限定所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值，以用于动态避障；

28、其中，所述速度阈值控制策略包括根据与所述方向角和所述距离相关联的减速算法，获得所述足式机器人相对各方向的目标速度阈值。

29、第三方面，本技术还提供了一种足式机器人。所述足式机器人包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面所述方法的步骤。

30、第四方面，本技术还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，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述方法的步骤。

31、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述方法的步骤。

32、上述足式机器人避障控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过获取足式机器人所在区域的目标障碍物信息，并根据速度阈值控制策略，动态限定足式机器人相对各方向的目标速度阈值，通过动态限定的各方向的目标速度阈值可以调整足式机器人相对于目标障碍物在各方向的实时速度阈值，使得足式机器人在各方向上均不与目标障碍物相接触，从而实现足式机器人实时地动态避障。