机器人控制方法、装置、机器人及存储介质与流程

1.本技术实施例涉及人工智能和机器人控制技术领域，特别涉及一种机器人控制方法、装置、机器人及存储介质。


背景技术：

2.随着人工智能技术的发展，一些组织和科研机构相继推出了诸如双轮机器人、双足机器人、四足机器人等多款能够实现自动行走的机器人。
3.由于不同类型的机器人具有不同的功能，因此如何对机器人的运行状态进行合理控制，以使得机器人能够准确可靠地执行相应功能，是需要研究的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种机器人控制方法、装置、机器人及存储介质，针对足轮机器人提供了一种运行状态控制方案，能够保证足轮机器人在各状态之间进行合理切换，从而准确可靠地执行相应功能。所述技术方案如下：
5.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种机器人控制方法，所述方法由足轮机器人的处理器执行，所述足轮机器人是指兼具轮式运动和足式运动能力的机器人；
6.所述方法包括：
7.在所述足轮机器人开机运行之后，进入开机自检状态，在所述开机自检状态下，检测所述足轮机器人的各功能组件是否正常运行；
8.在所述足轮机器人的各功能组件正常运行的情况下，进入电机自锁状态，在所述电机自锁状态下，控制所述足轮机器人的各电机锁定至设定运行状态；
9.在所述各电机锁定至所述设定运行状态的情况下，响应于接收到触发指令，进入基础平衡状态，所述基础平衡状态是指通过两轮保持自平衡站立或移动的状态；
10.在所述基础平衡状态下，开启所述足轮机器人的姿态平衡控制功能。
11.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种机器人控制装置，所述装置包括：
12.开机自检模块，用于在足轮机器人开机运行之后，进入开机自检状态，在所述开机自检状态下，检测所述足轮机器人的各功能组件是否正常运行；其中，所述足轮机器人是指兼具轮式运动和足式运动能力的机器人；
13.电机自锁模块，用于在所述足轮机器人的各功能组件正常运行的情况下，进入电机自锁状态，在所述电机自锁状态下，控制所述足轮机器人的各电机锁定至设定运行状态；
14.基础平衡模块，用于在所述各电机锁定至所述设定运行状态的情况下，响应于接收到触发指令，进入基础平衡状态，所述基础平衡状态是指通过两轮保持自平衡站立或移动的状态；
15.所述基础平衡模块，还用于在所述基础平衡状态下，开启所述足轮机器人的姿态平衡控制功能。
16.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种足轮机器人，所述足轮机器人包括处
理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述机器人控制方法。
17.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述机器人控制方法。
18.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。足轮机器人的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该足轮机器人执行上述机器人控制方法。
19.本技术实施例提供的技术方案可以带来如下有益效果：
20.针对足轮机器人提供了一种状态转换控制方案，通过给足轮机器人设定多个不同的运行状态，并控制足轮机器人在各个运行状态之间进行合理切换，从而保证足轮机器人能够准确可靠地执行相应功能。例如，在足轮机器人开机运行之后，进入开机自检状态，可以确保足轮机器人在各功能组件均正常的情况下才进行后续运行，避免强行运行导致出错或者机器人损坏等一些负面后果。在开机自检通过之后，将足轮机器人的各电机锁定至设定运行状态，使得足轮机器人能够以一个设定的初始状态开始进行工作，有助于更好地保证后续运行的准确性和可靠性。在基础平衡状态下，通过开启足轮机器人的姿态平衡控制功能，使得足轮机器人能够通过两轮保持自平衡站立或移动，进而保证足轮机器人能够平衡稳定地完成各种动作。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1和图2是本技术一个实施例提供的轮式双足机器人的结构示意图；
23.图3是本技术一个实施例提供的机器人控制方法的流程图；
24.图4是本技术一个实施例提供的机器人姿态的转换图；
25.图5是本技术一个实施例提供的机器人控制装置的框图；
26.图6是本技术另一个实施例提供的机器人控制装置的框图；
27.图7是本技术一个实施例提供的足轮机器人的简化结构框图。
具体实施方式
28.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
29.人工智能(artificial intelligence，ai)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解
智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。
30.人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。
31.本技术技术方案主要涉及人工智能技术中的机器人技术，主要涉及机器人智能控制。机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿人某种技能的机械电子设备，机器人是在电子、机械及信息技术的基础上发展而来的。机器人的样子不一定必须像人，只要能自主完成人类所赋予他的任务与命令，就属于机器人大家族的成员。机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。随着计算机技术和人工智能技术的发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。
32.本技术主要涉及足轮机器人，足轮机器人是指兼具轮式运动和足式运动能力的机器人。其中，轮式运动是指通过车轮与地面接触，由车轮带动机器人移动。足式运动是指机器人具有腿部结构，如包括两个、四个或者其他数量的腿部结构，通过交替抬腿实现行走移动。
33.在本技术的本实施例中，以足轮机器人实现为轮式双足机器人为例进行说明，也即，该轮式双足机器人中包括两个用于行动的车轮，两个车轮分别与腿部结构连接，并由腿部结构与机器人主体连接，从而由两个车轮带动机器人主体完成运动控制。但应当理解，本技术中的足轮机器人并不局限于上述结构，例如还可以是轮式三足机器人、轮式四足机器人等。凡是兼具轮式运动和足式运动能力的机器人，均应当属于本技术所述的足轮机器人。
34.示意性的，图1是本技术一个示例性实施例提供的足轮机器人(轮式双足机器人)的结构示意图，如图1所示，该足轮机器人100包括主体结构110和2个腿部结构。这两个腿部结构可以记为第一腿部结构120和第二腿部结构130。
35.主体结构110与2个腿部结构分别进行连接，第一腿部结构120和第二腿部结构130分别位于主体结构110的两侧，从而形成双足。第一腿部结构120和第二腿部结构130是对称设置的，其包括的组件和结构可以相同或对应。
36.如图1所示，足轮机器人100具有一对车轮，包括第一车轮121和第二车轮131。第一车轮121属于第一腿部结构120，第二车轮131属于第二腿部结构130。需要说明的是，第一车轮121可以是一个车轮，也可以是多个车轮，本技术实施例对此不作限定。第二车轮131同样如此。
37.以第一腿部结构120为例，第一腿部结构120包括第一车轮121和4个腿部肢体。可选地，该4个腿部肢体包括第一上肢122、第二上肢123、第一下肢124和第二下肢125。其中。第一上肢122的第一端与主体结构110连接，第一上肢122的第二端与第一下肢124的第一端连接，第一下肢124的第二端与第一车轮121连接。第二上肢123的第一端与主体结构110连接，第二上肢123的第二端与第二下肢125的第一端连接，第二下肢125的第二端与第一车轮121连接。腿部肢体与主体结构110之间、腿部肢体与腿部肢体之间，以及腿部肢体与第一车
轮121之间，形成具有可活动的关节。另外，第二腿部结构130与第一腿部结构120的结构相类似，此处不再赘述。
38.主体结构110中分别对应4个上肢设置有4组电机140，该4组电机140用于控制腿部结构的弯曲和伸直，在一些实施例中，腿部结构与主体结构110连接的一端(也即上肢的第一端)通过转动关节相连。通过电机140驱动转动关节进行转动，使得腿部结构弯曲、伸直，从而可以控制足轮机器人100在图1和图2所示的两种状态之间进行切换。
39.其中，腿部结构的弯曲和伸直(即上肢和下肢之间的相对位置关系)用于控制足轮机器人100的高度，也即，当腿部结构趋向弯曲变化时，足轮机器人100的高度降低(如图1所示)，而当腿部结构趋向伸直变化时，足轮机器人100的高度升高(如图2所示)。
40.可选地，两组车轮为主动轮，也即，车轮通过马达驱动后能够实现主动转动，从而实现对足轮机器人100的运动状态控制，如：控制机器人前进、控制机器人后退、控制机器人转弯，或者控制机器人静止站定。
41.该足轮机器人100的重量主要集中在主体结构110和车轮，其中，主体结构110的重量因素主要包括4组驱动腿部结构的电机、处理器、电路板、马达、电池等。
42.请参考图3，其示出了本技术一个实施例提供的机器人控制方法的流程图。该方法可以由上文实施例介绍的足轮机器人的处理器执行。该方法可以包括如下几个步骤(301～304)：
43.步骤301，在足轮机器人开机运行之后，进入开机自检状态，在开机自检状态下，检测足轮机器人的各功能组件是否正常运行。
44.开机自检状态的触发进入条件是足轮机器人开机运行，如上电并运行相关代码。在开机自检状态下，处理器所需要做的事情是检测足轮机器人的各功能组件是否正常运行。可选地，足轮机器人可以包括传感器、电机等功能组件。例如，传感器可以包括用于采集运动数据的运动传感器，如加速度传感器、角速度传感器等，传感器还可以包括温度传感器、重量传感器等，这都可以结合实际功能需求进行设置，本技术对此不作限定。例如，电机可以包括上文介绍的用于驱动腿部结构弯曲伸直的电机，还可以包括用于驱动轮子转动的电机等，这也可以结合实际功能需求进行设置，本技术对此不作限定。
45.另外，针对不同的功能组件，检测其是否正常运行的方式也可以有所不同。以传感器为例，在一种可能的实现方式中，采用如下方式检测传感器是否正常运行：如果处理器接收到某一传感器反馈的数据或信号，那么说明该传感器正常运行，否则如果没有接收到该传感器反馈的数据或信号，那么说明该传感器未正常运行。以电机为例，在一种可能的实现方式中，采用如下方式检测电机是否正常运行：获取电机的初始位置，如果电机的初始位置正确，那么说明该电机正常运行，如果电机的初始位置不正确，那么说明该电机未正常运行。当然，针对其他不同的功能组件，可以设计相应的检测方式来检测其是否正常运行，本技术实施例对此不作限定。
46.可选地，该足轮机器人还具有用于对该足轮机器人进行控制的遥控器，遥控器与足轮机器人之间可以通过有线或者无线连接的方式进行通信。遥控器能够向足轮机器人发送控制指令，以使得足轮机器人根据该控制指令执行不同的动作。可选地，在开机自检状态下，处理器还可以检测遥控器是否在线，例如向遥控器发送探测信号，如果接收到遥控器返回的响应信号，那么说明遥控器在线。在遥控器处于离线状态的情况下，如果启动运行机器
人，则很有可能会导致机器人失控。
47.在本技术实施例中，在足轮机器人开机运行之后，进入开机自检状态，在开机自检状态下，检测足轮机器人的各功能组件是否正常运行，并且在确认各功能组件正常运行的情况下，再切换至下一状态(如电机自锁状态)。如果检测到足轮机器人的某一个或多个功能组件未正常运行，那么可以重复进行检测，直至各功能组件均正常运行之后再切换至下一状态；或者重复检测的次数达到额定次数时，控制足轮机器人关机。通过上述方式，可以确保足轮机器人在各功能组件均正常的情况下才进行后续运行，避免强行运行导致出错或者机器人损坏等一些负面后果。
48.需要说明的是，在开机自检状态下，足轮机器人不需要开启姿态平衡控制功能，也不需要对足轮机器人的两个腿部结构的高度等进行控制，仅需检测足轮机器人的各功能组件是否正常运行即可。
49.步骤302，在足轮机器人的各功能组件正常运行的情况下，进入电机自锁状态，在电机自锁状态下，控制足轮机器人的各电机锁定至设定运行状态。
50.在足轮机器人的各功能组件正常运行的情况下，从开机自检状态切换至电机自锁状态。在电机自锁状态下，处理器控制足轮机器人的各电机锁定至设定运行状态。其中，设定运行状态是指设定好的运行状态，设定运行状态可以是预先设定并存储在足轮机器人的存储器中的运行状态，也可以是在遥控器中设定并发送给足轮机器人的运行状态。
51.具体来讲，在电机自锁状态，可以进行如下闭环控制：获取电机的当前运行状态，检测当前运行状态与设定运行状态之间的误差是否小于等于门限值，如果误差大于门限值则控制电机运转以更接近上述设定运行状态，如果误差小于等于门限值则完成自锁。另外，在足轮机器人包括多个电机的情况下，不同电机的设定运行状态可以分别独立进行设定，且不同电机对应的门限值也可以分别独立进行设定。例如，电机的设定运行状态为90度，门限值为2度，那么在电机的当前运行状态在88度～92度之间时，误差小于等于门限值，完成自锁；在电机的当前运行状态小于88度或大于92度时，误差大于门限值，需要对该电机的当前运行状态进行调整，以调整至在88度～92度之间。
52.在本技术实施例中，通过在开机自检通过之后，将足轮机器人的各电机锁定至设定运行状态，使得足轮机器人能够以一个设定的初始状态开始进行工作，有助于更好地保证后续运行的准确性和可靠性。
53.步骤303，在各电机锁定至设定运行状态的情况下，响应于接收到触发指令，进入基础平衡状态，基础平衡状态是指通过两轮保持自平衡站立或移动的状态。
54.该触发指令用于触发足轮机器人进入基础平衡状态。在一个示例中，用户通过遥控器向足轮机器人发送该触发指令。在另一个示例中，如果足轮机器人能够接收用户的语音、手势等控制指令的情况下，用户也可以通过语音、手势等方式向足轮机器人发送该触发指令。在另一个示例中，也可以由足轮机器人自动触发进入基础平衡状态，例如足轮机器人预先配置好的运行程序，能够自动生成该触发指令，如在特定时刻或者特定场景下，自动生成该触发指令。
55.在基础平衡状态下，足轮机器人能够通过两轮保持自平衡站立或移动；其中，自平衡站立是指通过两轮与地面接触并保持静止平衡站立的状态，自平衡移动是指通过两轮与地面接触并保持平衡移动的状态。
56.步骤304，在基础平衡状态下，开启足轮机器人的姿态平衡控制功能。
57.在基础平衡状态下，为了实现自平衡站立或移动，需要开启足轮机器人的姿态平衡控制功能。其中，姿态平衡控制功能用于对足轮机器人的姿态进行控制，以使得其姿态保持平衡。
58.可选地，姿态平衡控制功能包括对足轮机器人的俯仰角(pitch)、翻滚角(roll)和偏航角(yaw)进行调整，以使得足轮机器人的姿态保持平衡。
59.可选地，在基础平衡状态下，通过对足轮机器人的两个腿部结构的轮子进行控制，以调整足轮机器人的俯仰角；通过对足轮机器人的两个腿部结构的高度差进行控制，以调整足轮机器人的翻滚角；通过对足轮机器人的两个腿部结构的轮子差速进行控制，以调整足轮机器人的偏航角。
60.在基础平衡状态下，足轮机器人具有以下至少一项功能：在平衡状态下改变身高、原地转圈、曲线移动(如s曲线或其他曲线)、上下坡、过减速带、抗外界干扰控制等。
61.综上所述，本技术实施例提供的技术方案，针对足轮机器人提供了一种状态转换控制方案，通过给足轮机器人设定多个不同的运行状态，并控制足轮机器人在各个运行状态之间进行合理切换，从而保证足轮机器人能够准确可靠地执行相应功能。例如，在足轮机器人开机运行之后，进入开机自检状态，可以确保足轮机器人在各功能组件均正常的情况下才进行后续运行，避免强行运行导致出错或者机器人损坏等一些负面后果。在开机自检通过之后，将足轮机器人的各电机锁定至设定运行状态，使得足轮机器人能够以一个设定的初始状态开始进行工作，有助于更好地保证后续运行的准确性和可靠性。在基础平衡状态下，通过开启足轮机器人的姿态平衡控制功能，使得足轮机器人能够通过两轮保持自平衡站立或移动，进而保证足轮机器人能够平衡稳定地完成各种动作。
62.在示例性实施例中，足轮机器人还具备从基础平衡状态切换至不对称腿长状态的能力。不对称腿长状态是指足轮机器人的两个腿部结构均着地且具有不同腿长的状态。在足轮机器人具有两个相同腿部结构的情况下(如图1和图2所示)，要使得这两个腿部结构具有不同的腿长，可以控制这两个腿部结构具有不同的关节角度，通过对关节角度进行控制，可以使得两个腿部结构处于不同幅度的伸展状态，从而达到不对称腿长的目的。
63.可选地，响应于接收到第一状态切换指令，从基础平衡状态切换至不对称腿长状态；在不对称腿长状态下，通过对足轮机器人的两个腿部结构的高度差进行控制，以使得两个腿部结构具有不同腿长；其中，两个腿部结构的腿长均是可变的。
64.第一状态切换指令用于触发足轮机器人从基础平衡状态切换至不对称腿长状态。在一个示例中，用户通过遥控器向足轮机器人发送该第一状态切换指令。在另一个示例中，如果足轮机器人能够接收用户的语音、手势等控制指令的情况下，用户也可以通过语音、手势等方式向足轮机器人发送该第一状态切换指令。在另一个示例中，也可以由足轮机器人自动触发从基础平衡状态切换至不对称腿长状态，例如足轮机器人预先配置好的运行程序，能够自动生成该第一状态切换指令，如在特定时刻或者特定场景下，自动生成该第一状态切换指令。
65.以图1和图2所示的轮式双足机器人为例，通过对主体结构110中的电机进行控制，可以改变腿部结构的伸展状态。单个腿部结构可以简化为一个五连杆模型，相邻两个连杆之间通过关节连接，在电机驱动上肢与主体结构110间的连接关节的关节角度发生改变时，
腿部结构的伸展状态也会相应发生改变，这就使得腿长也发生相应改变。在不对称腿长状态下，通过控制两个腿部结构具有不同的腿长，且两个腿部结构均着地，则可实现该状态。
66.在不对称腿长状态下，两个腿部结构的腿长可以由用户进行控制(如用户通过遥控器进行控制)，也可以由足轮机器人的处理器依据机器人实际所处环境进行控制。例如，足轮机器人在直线前进的过程中，如果检测到前方有障碍物，需要转弯避开障碍物，则足轮机器人可以从基础平衡状态切换至不对称腿长状态，以使得由直线前进变为曲线前进，从而绕开障碍物。
67.可选地，在不对称腿长状态下，足轮机器人具有以下至少一项功能：曲线移动(如s曲线移动)、变腿长转弯等。
68.另外，在不对称腿长状态下，足轮机器人需要开启姿态平衡控制功能，包括俯仰角(pitch)、翻滚角(roll)和偏航角(yaw)的控制，以使得足轮机器人在不对称腿长状态下能够保持平衡站立或移动，避免发生侧倾或摔倒。
69.在本技术实施例中，通过给足轮机器人设计不对称腿长状态，足轮机器人能够从基础平衡状态切换至不对称腿长状态，从而在不对称腿长状态下完成曲线移动、变腿长转弯等操作，从而丰富了足轮机器人所具备的功能。
70.在示例性实施例中，足轮机器人还具备从基础平衡状态切换至单腿蹬地状态的能力。单腿蹬地状态是指足轮机器人的两个腿部结构中仅有单个腿部结构着地的状态。在足轮机器人具有两个相同腿部结构的情况下(如图1和图2所示)，要使得这两个腿部结构中仅有单个腿部结构着地，可以控制这两个腿部结构具有不同的关节角度，通过对关节角度进行控制，可以使得两个腿部结构处于不同幅度的伸展状态，从而达到单腿蹬地的目的。
71.可选地，响应于接收到第二状态切换指令，从基础平衡状态切换至单腿蹬地状态；在单腿蹬地状态下，通过保持足轮机器人的两个腿部结构中的一个腿部结构的腿长不变，并控制另一个腿部结构的腿长变化，以使得两个腿部结构中仅有单个腿部结构着地。
72.第二状态切换指令用于触发足轮机器人从基础平衡状态切换至单腿蹬地状态。在一个示例中，用户通过遥控器向足轮机器人发送该第二状态切换指令。在另一个示例中，如果足轮机器人能够接收用户的语音、手势等控制指令的情况下，用户也可以通过语音、手势等方式向足轮机器人发送该第二状态切换指令。在另一个示例中，也可以由足轮机器人自动触发从基础平衡状态切换至单腿蹬地状态，例如足轮机器人预先配置好的运行程序，能够自动生成该第二状态切换指令，如在特定时刻或者特定场景下，自动生成该第二状态切换指令。
73.以图1和图2所示的轮式双足机器人为例，通过对主体结构110中的电机进行控制，可以改变腿部结构的伸展状态。单个腿部结构可以简化为一个五连杆模型，相邻两个连杆之间通过关节连接，在电机驱动上肢与主体结构110间的连接关节的关节角度发生改变时，腿部结构的伸展状态也会相应发生改变，这就使得腿长也发生相应改变。在单腿蹬地状态下，通过控制两个腿部结构具有不同的腿长，且仅有一个腿部结构着地，另一个腿部结构离地，则可实现该状态。例如，在基础平衡状态下，两个腿部结构具有相同的腿长，一种方式可以是控制一个腿部结构的腿长增加，另一个腿部结构的腿长不变，从而使得该另一个腿部结构离地；另一种方式可以是控制一个腿部结构的腿长不变，另一个腿部结构的腿长缩短，从而使得该另一个腿部结构离地。
74.在单腿蹬地状态下，两个腿部结构的腿长可以由用户进行控制(如用户通过遥控器进行控制)，也可以由足轮机器人的处理器依据机器人实际所处环境进行控制。例如，足轮机器人在直线前进的过程中，如果检测到前方有一个高度较矮的障碍物，如果继续直线前进会有一个腿部结构与该障碍物发生碰撞，则足轮机器人可以从基础平衡状态切换至单腿蹬地状态，使得与障碍物发生碰撞的腿部结构离地，只要离地高度高于障碍物高度，就可以在保持继续直线前进的情况下，也不会和该障碍物发生碰撞。
75.可选地，在单腿蹬地状态下，足轮机器人具有以下至少一项功能：单腿离地越过障碍物、两腿交替蹬地行走等。
76.另外，在单腿蹬地状态下，足轮机器人需要开启姿态平衡控制功能，包括俯仰角(pitch)、翻滚角(roll)和偏航角(yaw)的控制，以使得足轮机器人在单腿蹬地状态下能够保持平衡站立或移动，避免发生侧倾或摔倒。
77.在本技术实施例中，通过给足轮机器人设计单腿蹬地状态，足轮机器人能够从基础平衡状态切换至单腿蹬地状态，从而在单腿蹬地状态下完成单腿离地越过障碍物、两腿交替蹬地行走等操作，从而丰富了足轮机器人所具备的功能。
78.在示例性实施例中，足轮机器人还具备从任一状态(包括但不限于基础平衡状态、不对称腿长状态、单腿蹬地状态等)切换至自保护防摔状态的能力。自保护防摔状态是指足轮机器人自我保护防止摔倒的状态。
79.可选地，通过传感器采集得到足轮机器人的姿态角；响应于姿态角超出设定范围或电机位置超过限幅，进入自保护防摔状态；在自保护防摔状态下，对足轮机器人的腿部结构进行控制，以使得足轮机器人的身高下降。
80.在自保护防摔状态下，通过控制腿部结构弯曲，缩短腿长，足轮机器人的身高下降，可以使得足轮机器人的重心降低，可以在一定程度上避免摔倒。另外，传感器采集的姿态角可以包括俯仰角和偏航角，如果满足以下至少一项条件：俯仰角超出第一设定范围、偏航角超出第二设定范围、电机(该电机可以是设置于主体结构上的用于控制腿部结构伸展和弯曲的电机)位置超过限幅，则控制足轮机器人从当前状态切换至自保护防摔状态。在自保护防摔状态下，可以关闭姿态平衡控制功能，也可以开启姿态平衡控制功能，本技术对此不作限定。
81.可选地，足轮机器人还具备从自保护防摔状态自动切换至急停状态的能力，急停状态是指停止运动的状态。在急停状态下，控制足轮机器人的电机断电。在急停状态下，可以控制足轮机器人的所有电机(包括主体结构上用于控制腿部结构伸展和弯曲的电机，以及用于控制轮子转动的电机)断电，从而使得足轮机器人立即停止运动。
82.可选地，用户也可以控制足轮机器人从任一状态切换至急停状态。在足轮机器人运行过程中，响应于接收到急停指令，从当前状态切换至急停状态。在急停状态下，控制足轮机器人的电机断电。
83.急停指令用于触发足轮机器人从当前运行状态切换至急停状态。在一个示例中，用户通过遥控器向足轮机器人发送该急停指令。在另一个示例中，如果足轮机器人能够接收用户的语音、手势等控制指令的情况下，用户也可以通过语音、手势等方式向足轮机器人发送该急停指令。在另一个示例中，也可以由足轮机器人自动触发从当前运行状态切换至急停状态，例如足轮机器人预先配置好的运行程序，能够自动生成该急停指令，如在特定时
刻或者特定场景下(比如检测到机器人运动速度过快、前方出现障碍物等)，自动生成该急停指令。
84.在本技术实施例中，由于足轮机器人具备从任一状态切换至自保护防摔状态和/或急停状态的能力，因此可以避免机器人出现摔倒、碰撞等危险，提升可靠性和安全性。
85.在示例性实施例中，足轮机器人还具备从电机自锁状态切换至跳跃状态的能力。跳跃状态是指足轮机器人腾空跳跃的状态。
86.可选地，响应于接收到第三状态切换指令，从电机自锁状态切换至跳跃状态；在跳跃状态下，控制足轮机器人腾空跳跃。
87.第三状态切换指令用于触发足轮机器人切换至跳跃状态。在一个示例中，用户通过遥控器向足轮机器人发送该第三状态切换指令。在另一个示例中，如果足轮机器人能够接收用户的语音、手势等控制指令的情况下，用户也可以通过语音、手势等方式向足轮机器人发送该第三状态切换指令。在另一个示例中，也可以由足轮机器人自动触发切换至跳跃状态，例如足轮机器人预先配置好的运行程序，能够自动生成该第三状态切换指令，如在特定时刻或者特定场景下(如前方有障碍物，或者开启跳绳任务等)，自动生成该第三状态切换指令。
88.为实现控制足轮机器人腾空跳跃，可以给腿部结构施加相应力矩，使得腿部结构能够向地面施加一个作用力，然后足轮机器人利用地面反作用力实现腾空跳跃。另外，足轮机器人可以实现垂直向上腾空跳跃(跳高)、向前腾空跳跃(跳远)、向后腾空跳跃、起跳空翻等能力，本技术对此不作限定。
89.另外，足轮机器人的跳跃高度、跳跃状态下的腿长等参数，可以有遥控器或者预先配置好的运行程序给出。并且，在跳跃状态下，可以关闭姿态平衡控制功能，也可以开启姿态平衡控制功能，本技术对此不作限定。
90.另外，足轮机器人也可以从其他状态切换至跳跃状态，如从基础平衡状态切换至跳跃状态，本技术对此不作限定。
91.在本技术实施例中，通过给足轮机器人设计跳跃状态，使得机器人可以在跳跃状态下完成越过障碍物、跳绳等操作，从而丰富了足轮机器人所具备的功能。
92.在示例性实施例中，足轮机器人还具备从电机自锁状态切换至手动控制状态的能力。手动控制状态是指由足轮机器人的操控者手动控制足轮机器人运行的状态。
93.可选地，响应于接收到第四状态切换指令，从电机自锁状态切换至手动控制状态；在手动控制状态下，接收控制信号，并基于控制信号执行相应的操作。
94.第四状态切换指令用于触发足轮机器人切换至手动控制状态。在一个示例中，用户通过遥控器向足轮机器人发送该第四状态切换指令。在另一个示例中，如果足轮机器人能够接收用户的语音、手势等控制指令的情况下，用户也可以通过语音、手势等方式向足轮机器人发送该第四状态切换指令。在另一个示例中，也可以由足轮机器人自动触发切换至手动控制状态，例如足轮机器人预先配置好的运行程序，能够自动生成该第四状态切换指令，如在特定时刻或者特定场景下(如检测到未知任务或移动进入未知环境等)，自动生成该第四状态切换指令。
95.在手动控制状态下，用户可以通过遥控器向足轮机器人发送控制信号，足轮机器人基于该控制信号执行相应的操作。该控制信号可以对足轮机器人的速度、方向、腿长等多
种参数进行控制，这可以结合实际产品需求进行设计，本技术对此不作限定。
96.另外，在手动控制状态下，可以关闭姿态平衡控制功能，由用户手动控制足轮机器人的姿态平衡，也可以开启姿态平衡控制功能，给用户以辅助，本技术对此不作限定。
97.在本技术实施例中，通过给足轮机器人设计手动控制状态，使得用户可以手动控制足轮机器人，满足用户的手动控制需求。例如，在手动控制状态下，足轮机器人可以实现三轮遥控、变形、承载机械臂等功能。其中，三轮遥控是指机器人还存在一个中间轮子(如图2中的轮子150)，通过手动控制该轮子150收起或伸展，可以实现该足轮机器人在两轮站立/移动状态和三轮站立/移动状态之间的切换。变形是指手动控制机器人的形态发生改变，如高度、姿态等发生改变。承载机械臂是指足轮机器人可以安装一个可拆卸的机械臂，通过手动控制该机械臂，实现物品取放、拉动/推动某一物体等功能。
98.以上介绍了足轮机器人所具备的多种状态以及一些状态之间的切换。下面，结合图4和表一，以足轮机器人包括上文介绍的所有状态，对足轮机器人的状态转换进行回顾说明。
99.表一
100.101.[0102][0103]
结合图4和表一，回顾下足轮机器人的整个状态转换过程。开机运行之后，进入开机自检状态，在开机自检状态下如果自检未通过，重复进行自检，直到自检通过位置。在开机自检通过后，进入电机自锁状态，将各关节的电机锁定至设定运行态。在电机自锁状态下，用户可以通过遥控器给出指令(或者也可以采用其他方式给出指令)，进入手动控制状态。另外，在电机自锁状态下，也可以通过遥控器给出指令进入跳跃状态，在跳跃结束后经过系统传感器的状态感知，可以自动返回到电机自锁状态。在电机自锁状态下，还可以通过遥控器给出指令进入基础平衡状态，在基础平衡状态下，开启足轮机器人的姿态平衡控制功能，使得机器人两轮保持自平衡站立或移动。另外，在基础平衡状态下，可以通过遥控器给出指令，切换到不对称腿长状态或单腿蹬地状态，在不对称腿长状态和单腿蹬地状态下，也可以通过遥控器给出指令控制机器人返回基础平衡状态。值得一提的是，不对称腿长状态和单腿蹬地状态是以基础平衡状态为基础的，所以只能通过基础平衡状态转移至这两个状态，不能有其他的状态切换到这两个状态。在基础平衡状态或不对称腿长状态或单腿蹬地状态或其他状态下，通过传感器的感知，当机器人自身的姿态角大于某个范围的时候，机器人会自动进入自保护防摔状态。在自保护防摔状态下，机器人会自动进入急停状态，同时在机器人处于其他任何一个状态的时候，也可以通过控制遥控器给出指令，直接进入急停状态，在急停状态下机器人断电保护，结束上述软件流程。
[0104]
需要说明的是，在机器人处于不同姿态下，可以复用同一个功能模块，从而有助于提高代码的运行效率和并统一优化控制逻辑。例如，在基础平衡状态、不对称腿长状态和单腿蹬地状态下，都需要开启姿态平衡控制功能。那么可以创建一个用于实现该姿态平衡控制功能的功能模块，在基础平衡状态、不对称腿长状态和单腿蹬地状态下，都调用该功能模块，以实现姿态平衡控制功能。
[0105]
还需要说明的是，本技术中给出的足轮机器人的各种状态以及状态间的切换，仅是示例性和解释性的，在本技术内容的基础上，本领域技术人员有能力对状态进行合理地增减和设计，并适当调整状态间的切换，这都应当在本技术的保护范围之内。
[0106]
下述为本技术装置实施例，可以用于执行本技术方法实施例。对于本技术装置实施例中未披露的细节，请参照本技术方法实施例。
[0107]
请参考图5，其示出了本技术一个实施例提供的机器人控制装置的框图。该装置具有实现上述机器人控制方法的功能，所述功能可以由硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现。该装置可以是上文介绍的足轮机器人，也可以设置在足轮机器人中。该装置500可以包括：开机自检模块510、电机自锁模块520和基础平衡模块530。
[0108]
开机自检模块510，用于在足轮机器人开机运行之后，进入开机自检状态，在所述开机自检状态下，检测所述足轮机器人的各功能组件是否正常运行；其中，所述足轮机器人是指兼具轮式运动和足式运动能力的机器人。
[0109]
电机自锁模块520，用于在所述足轮机器人的各功能组件正常运行的情况下，进入电机自锁状态，在所述电机自锁状态下，控制所述足轮机器人的各电机锁定至设定运行状
态。
[0110]
基础平衡模块530，用于在所述各电机锁定至所述设定运行状态的情况下，响应于接收到触发指令，进入基础平衡状态，所述基础平衡状态是指通过两轮保持自平衡站立或移动的状态。
[0111]
所述基础平衡模块530，还用于在所述基础平衡状态下，开启所述足轮机器人的姿态平衡控制功能。
[0112]
在示例性实施例中，所述姿态平衡控制功能包括对所述足轮机器人的俯仰角、翻滚角和偏航角进行调整，以使得所述足轮机器人的姿态保持平衡；
[0113]
所述基础平衡模块530，具体用于：
[0114]
在所述基础平衡状态下，通过对所述足轮机器人的两个腿部结构的轮子进行控制，以调整所述足轮机器人的俯仰角；
[0115]
通过对所述足轮机器人的两个腿部结构的高度差进行控制，以调整所述足轮机器人的翻滚角；
[0116]
通过对所述足轮机器人的两个腿部结构的轮子差速进行控制，以调整所述足轮机器人的偏航角。
[0117]
在示例性实施例中，如图6所示，所述装置500还包括：不对称腿长模块540，用于响应于接收到第一状态切换指令，从所述基础平衡状态切换至不对称腿长状态，所述不对称腿长状态是指所述足轮机器人的两个腿部结构均着地且具有不同腿长的状态；在所述不对称腿长状态下，通过对所述足轮机器人的两个腿部结构的高度差进行控制，以使得所述两个腿部结构具有不同腿长；其中，所述两个腿部结构的腿长均是可变的。
[0118]
可选地，在所述不对称腿长状态下，所述足轮机器人具有以下至少一项功能：曲线移动、变腿长转弯。
[0119]
在示例性实施例中，如图6所示，所述装置500还包括：单腿蹬地模块550，用于响应于接收到第二状态切换指令，从所述基础平衡状态切换至单腿蹬地状态，所述单腿蹬地状态是指所述足轮机器人的两个腿部结构中仅有单个腿部结构着地的状态；在所述单腿蹬地状态下，通过保持所述足轮机器人的两个腿部结构中的一个腿部结构的腿长不变，并控制另一个腿部结构的腿长变化，以使得所述两个腿部结构中仅有单个腿部结构着地。
[0120]
可选地，在所述单腿蹬地状态下，所述足轮机器人具有以下至少一项功能：单腿离地越过障碍物、两腿交替蹬地行走。
[0121]
在示例性实施例中，如图6所示，所述装置500还包括：自保护防摔模块560，用于通过传感器采集得到所述足轮机器人的姿态角；响应于所述姿态角超出设定范围或电机位置超过限幅，进入自保护防摔状态，所述自保护防摔状态是指所述足轮机器人自我保护防止摔倒的状态；在所述自保护防摔状态下，对所述足轮机器人的腿部结构进行控制，以使得所述足轮机器人的身高下降。
[0122]
在示例性实施例中，如图6所示，所述装置500还包括：急停模块570，用于从所述自保护防摔状态自动切换至急停状态，所述急停状态是指停止运动的状态；在所述急停状态下，控制所述足轮机器人的电机断电。
[0123]
可选地，所述急停模块570，还用于在所述足轮机器人运行过程中，响应于接收到急停指令，从当前状态切换至急停状态，所述急停状态是指停止运动的状态；在所述急停状
态下，控制所述足轮机器人的电机断电。
[0124]
在示例性实施例中，如图6所示，所述装置500还包括：跳跃模块580，用于响应于接收到第三状态切换指令，从所述电机自锁状态切换至跳跃状态，所述跳跃状态是指所述足轮机器人腾空跳跃的状态；在所述跳跃状态下，控制所述足轮机器人腾空跳跃。
[0125]
在示例性实施例中，如图6所示，所述装置500还包括：手动控制模块590，用于响应于接收到第四状态切换指令，从所述电机自锁状态切换至手动控制状态，所述手动控制状态是指由所述足轮机器人的操控者手动控制所述足轮机器人运行的状态；在所述手动控制状态下，接收控制信号，并基于所述控制信号执行相应的操作。
[0126]
需要说明的是，上述实施例提供的装置，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
[0127]
请参考图7，其示出了本技术一个实施例提供的足轮机器人的简化结构框图。例如，该足轮机器人可以是上文实施例介绍的轮式双足机器人或者其他兼具轮式运动和足式运动能力的机器人。
[0128]
可选地，如图7所示，该足轮机器人包括处理器71和存储器72。处理器71包括但不限于以下任意一种：cpu(central processing unit，中央处理器)、gpu(graphics processing unit，图形处理器)和fpga(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)等。存储器72可以包括ram(random-access memory，随机存储器)和rom(read-only memory，只读存储器)等存储设备。处理器71和存储器72之间可以通过系统总线连接。
[0129]
在示例性实施例中，所述存储器72中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器71加载并执行以实现上述机器人控制方法。
[0130]
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集在被计算机设备的处理器执行时实现上述机器人控制方法。
[0131]
可选地，该计算机可读存储介质可以包括：rom(read-only memory，只读存储器)、ram(random-access memory，随机存储器)、ssd(solid state drives，固态硬盘)或光盘等。其中，随机存取记忆体可以包括reram(resistance random access memory，电阻式随机存取记忆体)和dram(dynamic random access memory，动态随机存取存储器)。
[0132]
在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，所述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。足轮机器人的处理器从所述计算机可读存储介质中读取所述计算机指令，所述处理器执行所述计算机指令，使得所述足轮机器人执行上述机器人控制方法。
[0133]
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，本文中描述的步骤编号，仅示例性示出了步骤间的一种可能的执行先后顺序，在一些其它实施
例中，上述步骤也可以不按照编号顺序来执行，如两个不同编号的步骤同时执行，或者两个不同编号的步骤按照与图示相反的顺序执行，本技术实施例对此不作限定。
[0134]
以上所述仅为本技术的示例性实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。