一种仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法及系统

本发明涉及一种仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法及系统，属于 一种仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法及系统。

背景技术：

1、目前，仿人机器人上肢关节的动作控制通常由上位机下发动作指令实现。在高频指令下发场景下，同一动作指令可能被重复下发，使上肢关节的动作指令被反复触发，产生动作抖动甚至动作异常。现有技术主要采用软件去抖、计时器去抖及状态机等方式对动作指令进行处理，但均存在一定局限。软件去抖逻辑与业务代码耦合度高，修改去抖策略需要改动核心控制逻辑；软件处理存在不可预测的延迟，在高频率下发场景下可能漏检指令变化。计时器去抖方案则会导致动作响应延迟增加，降低人机交互的实时性。

2、此外还出现了一种基于vla（视觉-语言-动作）模型的机器人防抖方法，其核心思路是在vla模型启动本轮推理前获取机器人当前时刻的观测图像，在上一轮推理预测的动作序列中获取从当前时刻至第一时刻之间的动作序列子集，根据当前时刻的观测图像和动作序列子集预测第一时刻的观测图像，最后调用vla模型基于第一时刻的观测图像执行本轮推理过程，得到本轮推理预测的动作序列并控制机器人切换执行动作。该方法存在以下不足：1、依赖vla模型的推理预测精度，模型推理本身存在不确定性和延迟，无法保证硬实时响应；2、预测观测图像需要额外的计算资源和显卡加速，增加了系统成本和功耗；3、软件层面的防抖处理无法覆盖硬件层面的指令重复下发问题，在高频指令下发场景下仍可能出现抖动。

3、因此，如何在高频指令下发场景下避免指令重复下发导致的动作抖动、保持指令响应的实时性，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法及系统，在指令下发路径中引入硬件级边沿触发比较机制，仅在指令变化的瞬间触发下发，过滤重复下发的相同指令，同时保持指令响应的实时性，并与上位机软件解耦。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、本发明一方面提供一种仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法，包括如下步骤：

4、步骤s1、通过通信接口接收上位机下发的当前动作指令；

5、步骤s2、将所述当前动作指令与缓存的上次已执行动作指令进行边沿触发比较，得到比较结果；

6、步骤s3、当所述比较结果表征所述当前动作指令与所述上次已执行动作指令不同时，则判定为上升沿触发，下发所述当前动作指令，并将所述当前动作指令更新至缓存作为新的上次已执行动作指令；当所述比较结果表征所述当前动作指令与所述上次已执行动作指令相同时，则下发默认空指令。

7、进一步，在所述当前动作指令下发后，通过动作计时器进行计时；当所述动作计时器到期后，下发默认复位指令，复位所述上肢关节的当前动作。

8、进一步，所述步骤s2中的边沿触发比较，具体包括如下步骤：

9、通过异或门比较电路对所述当前动作指令与上次已执行动作指令进行逐位异或比较，并将各位异或结果合并后输出，当合并结果非零时输出触发信号，当合并结果为零时输出保持信号。

10、本发明另一方面提供一种应用了所述仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法的系统，包括指令生成模块、动作指令缓存寄存器、边沿触发比较器、动作计时器、通信模块、机器人运控板和上肢关节；

11、所述指令生成模块用于下发当前动作指令；

12、所述动作指令缓存寄存器用于缓存上次已执行动作指令；

13、所述边沿触发比较器用于将当前动作指令与动作指令缓存寄存器缓存的上次已执行动作指令进行边沿触发比较，并在当前动作指令与上次已执行动作指令不同时输出触发信号，在当前动作指令与上次已执行动作指令相同时输出保持信号；

14、所述通信模块用于以预设频率获取当前动作指令，并根据边沿触发比较器的输出将当前动作指令或默认空指令下发至机器人运控板，驱动所述上肢关节执行动作；

15、所述动作计时器用于在动作指令下发后开始计时，并在计时到期后触发下发默认复位指令。

16、进一步，所述通信模块为dds通信模块。

17、进一步，所述预设频率为500hz。

18、进一步，所述边沿触发比较器为异或门比较电路。

19、进一步，所述动作计时器为可重载计数器。

20、采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

21、本发明通过硬件级边沿触发比较器对当前动作指令与上次已执行动作指令进行比较，仅在指令变化的上升沿触发下发，相同指令在下发期间被过滤、不重复触发，能够避免指令重复下发导致的动作抖动与动作异常。

22、2、本发明将边沿触发比较机制置于硬件层面，与上位机软件完全解耦，无需修改业务代码即可实现指令防抖功能，有利于降低去抖逻辑与业务代码的耦合度，也避免了软件去抖处理延迟不可预测的问题。

23、3、本发明采用的硬件级异或比较器能够在单个时钟周期内完成比较操作，能够实现纳秒级的指令变化检测延迟，避免软件去抖带来的不可预测延迟，不影响高频指令下发下的实时性。

24、4、本发明采用的动作计时器提供可配置的动作持续时间，能够支持不同动作类型的差异化持续时间设定，有利于实现不同动作的差异化控制，避免计时器去抖导致的动作响应延迟增加。

25、5、本发明与基于模型推理预测的软件防抖方案相比，采用硬件边沿检测机制，不依赖模型推理精度，不存在预测误差累积问题，无需额外的模型推理计算资源，响应速度更快，系统更加稳定可靠。

1.一种仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法，其特征在于：在所述当前动作指令下发后，通过动作计时器进行计时；当所述动作计时器到期后，下发默认复位指令，复位所述上肢关节的当前动作。

3.根据权利要求1所述的仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法，其特征在于：所述步骤s2中的边沿触发比较，具体包括如下步骤：

4.一种应用了如权利要求1～3中任一项所述的仿人机器人上肢关节的边沿触发动作控制方法的系统，其特征在于：包括指令生成模块、动作指令缓存寄存器、边沿触发比较器、动作计时器、通信模块、机器人运控板和上肢关节；

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述通信模块为dds通信模块。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述预设频率为500hz。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述边沿触发比较器为异或门比较电路。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述动作计时器为可重载计数器。