板簧剛度值確定方法、裝置、電子設備和機器人與流程

2023-06-09 10:29:39 2

1.本公開涉及機器人技術領域，尤其涉及一種板簧剛度值確定方法、裝置、電子設備、和機器人。


背景技術：

2.近年來，隨著社會和科技進步，機器人技術已經廣泛應用於生活中的方方面面，但是人們對機器人的功能需求也在不斷提高。足式機器人因其優異的運動性能和仿生特性，成為智慧機器人技術中一大研究熱點。其中，足式機器人中可以根據板簧變形量計算足底力。例如可以獲取板簧的剛度。例如可以對板簧安裝至足式機器人之前，獲取板簧的剛度。但是當板簧安裝至足式機器人後，無法獲取板簧安裝之後足式機器人整體的剛度值，使得剛度值確定的準確性較低。


技術實現要素：

3.本公開提供了一種板簧剛度值確定方法、裝置、電子設備、機器人和存儲介質，主要目的在於提高板簧剛度值確定的準確性。
4.根據本公開的一方面，提供了一種板簧剛度值確定方法，包括：
5.根據機器人重心位置和所述機器人的重量信息，確定所述機器人左右足中任一足的接觸力，其中，所述機器人站立於水平面且處於靜止狀態，所述接觸力的方向與所述水平面垂直；
6.將所述任一足的接觸力映射至所述任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取所述板簧對應的變形力矩；
7.通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取所述板簧對應的變形角度；
8.根據所述變形力矩和所述變形角度，確定所述板簧的剛度值。
9.可選的，所述根據機器人重心位置和所述機器人的重量信息，確定所述機器人左右足中任一足的接觸力，包括：
10.獲取所述機器人的重量信息和所述機器人的高度信息，確定所述機器人的重心位置，其中，所述重心位置位於所述任一足的正上方；
11.根據靜力學約束條件和所述重心位置，確定所述重量信息沿與所述水平面垂直方向的力，並將所述重量信息沿與所述水平面垂直方向的力作為所述任一足的接觸力。
12.可選的，其中，所述任一足對應第一板簧和第二板簧，所述獲取所述板簧對應的變形力矩，包括：
13.獲取第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩，其中，所述第一被動關節和所述第二被動關節處於所述任一足上；
14.根據所述第一力矩和所述第二力矩，確定第一等效力矩和第二等效力矩，其中，所述第一等效力矩為所述第一板簧在所述第一被動關節、所述第二被動關節和主動關節的等效力矩，所述第二等效力矩為所述第二板簧在所述第一被動關節、所述第二被動關節和所
述主動關節的等效力矩。
15.可選的，所述獲取第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩，包括：
16.獲取所述任一足的接觸力與關節力矩的對應關係；
17.根據所述對應關係，獲取所述第一被動關節、所述第二被動關節和所述任一足的接觸力的關聯關係；
18.根據所述關聯關係，確定第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩。
19.可選的，所述通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取所述板簧對應的變形角度，包括：
20.通過安裝於所述第一被動關節處的第一位置編碼器，獲取第一板簧的第一變形角度；
21.通過所述第一位置編碼器、安裝於所述第二被動關節處的第二位置編碼器和安裝於所述主動關節處的第三位置編碼器，獲取所述任一足的第二板簧變形角度、所述第一被動關節、所述第二被動關節和所述主動關節之間的非線性關係；
22.根據所述非線性關係，確定第二板簧的第二變形角度。
23.可選的，所述根據所述變形力矩和所述變形角度，確定所述板簧的剛度值，包括：
24.根據所述第一等效力矩和所述第一變形角度，確定所述第一板簧的第一剛度值；
25.根據所述第二等效力矩和所述第二變形角度，確定所述第二板簧的第二剛度值；
26.將所述第一剛度值和所述第二剛度值作為所述任一足對應的剛度值。
27.可選的，在所述根據所述變形力矩和所述變形角度，確定所述板簧的剛度值之後，還包括：
28.獲取所述機器人處於不同的站立高度時的至少一個剛度值；
29.根據所述至少一個剛度值，確定所述板簧的目標剛度值，並將所述目標剛度值作為目標標定結果。
30.根據本公開的另一方面，提供了一種板簧剛度值確定裝置，包括：
31.接觸力確定單元，用於根據機器人重心位置和所述機器人的重量信息，確定所述機器人左右足中任一足的接觸力，其中，所述機器人站立於水平面且處於靜止狀態，所述接觸力的方向與所述水平面垂直；
32.力矩獲取單元，用於將所述任一足的接觸力映射至所述任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取所述板簧對應的變形力矩；
33.角度獲取單元，用於通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取所述板簧對應的變形角度；
34.剛度值確定單元，用於根據所述變形力矩和所述變形角度，確定所述板簧的剛度值。
35.根據本公開的另一方面，提供了一種機器人，其中，所述機器人包括位置編碼器，所述機器人用於執行前述一方面中任一項所述的方法。
36.根據本公開的另一方面，提供了一種電子設備，包括：
37.至少一個處理器；以及
38.與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，
39.所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執行的指令，所述指令被所述至少一
個處理器執行，以使所述至少一個處理器能夠執行前述一方面中任一項所述的方法。
40.根據本公開的另一方面，提供了一種存儲有計算機指令的非瞬時計算機可讀存儲介質，其中，所述計算機指令用於使所述計算機執行前述一方面中任一項所述的方法。
41.根據本公開的另一方面，提供了一種電腦程式產品，包括電腦程式，所述電腦程式在被處理器執行時實現前述一方面中任一項所述的方法。
42.在本公開一個或多個實施例中，通過根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力，其中，機器人站立於水平面且處於靜止狀態，接觸力的方向與水平面垂直；將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取板簧對應的變形力矩；通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度；根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值。因此，通過機器人處於站立狀態時，即將板簧安裝至機器人之後，可以根據變形力矩和變形角度，對板簧的剛度值進行標定，可以減少僅對板簧本身進行剛度標定，無法獲取板簧安裝之後足式機器人整體的剛度值的情況，可以對剛度值進行在線標定，可以提高剛度值確定的準確性，另外，無需安裝額外的標定設備，即可進行剛度值確定，提高剛度值確定的便利性。
43.應當理解，本部分所描述的內容並非旨在標識本公開的實施例的關鍵或重要特徵，也不用於限制本公開的範圍。本公開的其它特徵將通過以下的說明書而變得容易理解。
附圖說明
44.附圖用於更好地理解本方案，不構成對本公開的限定。其中：
45.圖1示出本公開實施例提供的第一種板簧剛度值確定方法的流程示意圖；
46.圖2示出本公開實施例提供的第二種板簧剛度值確定方法的流程示意圖；
47.圖3示出本公開實施例提供的一種接觸力確定方法的舉例示意圖；
48.圖4示出本公開實施例提供的一種機器人結構的舉例示意圖；
49.圖5示出本公開實施例提供的一種板簧剛度值確定方法的舉例示意圖；
50.圖6示出本公開實施例提供的第一種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖；
51.圖7示出本公開實施例提供的第二種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖；
52.圖8示出本公開實施例提供的第三種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖；
53.圖9示出本公開實施例提供的第四種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖；
54.圖10是用來實現本公開實施例的板簧剛度值確定方法的電子設備的框圖。
具體實施方式
55.以下結合附圖對本公開的示範性實施例做出說明，其中包括本公開實施例的各種細節以助於理解，應當將它們認為僅僅是示範性的。因此，本領域普通技術人員應當認識到，可以對這裡描述的實施例做出各種改變和修改，而不會背離本公開的範圍和精神。同樣，為了清楚和簡明，以下的描述中省略了對公知功能和結構的描述。
56.在一些實施例之中，機器人上設置有左右足，其中，任一足上設置有至少兩個板簧。在本公開的實施例之中，機器人上例如可以是設置有兩個板簧，該兩個板簧例如可以是第一板簧和第二板簧。
57.根據一些實施例，板簧是指板彈簧(leaf spring)的簡稱，由不少於1片的彈簧鋼
疊加組合而成的板狀彈簧。因此，板簧並不特指某一固定板簧。當板簧的數量發生變化時，該板簧也可以相應變化。例如，當板簧材質發生變化時，該板簧也可以相應變化。
58.在一些實施例之中，重心位置是指機器人重心所在位置。該重心位置並不特指某一固定工位置，例如，當機器人的站立高度發生變化時，該重心位置也可以相應變化。例如，當機器人的重量發生變化時，該重心位置也可以相應變化。
59.根據一些實施例，等效關節是指與板簧變形對應的關節。該等效關節並不特指某一固定關節。例如，當變形的板簧發生變化時，該等效關節也可以相應變化。
60.易於理解的是，力矩表示力對物體作用時所產生的轉動效應的物理量。力和力臂的乘積叫做力對轉動軸的力矩。變形力矩是指板簧變形時所產生的轉動效應的物理量。等效力矩是指板簧變形力矩在第一被動關節、第二被動關節和主動關節所等效得到的力矩。
61.在一些實施例之中，位置編碼器是指將位置信號或數據進行編制、轉換為可用於通信、傳輸和存儲的信號形式的設備。該位置編碼器並不特指某一固定編碼器。例如，當位置編碼器的標識發生變化時，該位置編碼器也可以相應變化。
62.易於理解的是，剛度是指材料或結構在受力時抵抗彈性變形的能力。本公開實施例的剛度是指板簧在受力時抵抗彈性變形的能力。
63.近年來，隨著社會和科技進步，機器人技術已經廣泛應用於生活中的方方面面，但是人們對機器人的功能需求也在不斷提高。足式機器人因其優異的運動性能和仿生特性，成為智慧機器人技術中一大研究熱點。
64.足式機器人運動能力是足式機器人技術中至關重要部分，通過實時、動態的檢測機器人與環境接觸力，並將接觸力應用於機器人控制中能夠有效的提升機器人的運動穩定性。在機器人腿部加入可變形板簧，通過檢測腿部板簧變形量進行足底力測量，該方法結構簡單，成本低、精度滿足要求。
65.利用板簧變形量計算足底力，首先需要知道板簧的剛度，板簧系統的剛度不僅受板簧本身剛度影響，還與安裝精度以及用於安裝板簧的結構件剛度影響，每一套板簧結構的剛度係數都有差異，因此在使用前需要對其進行標定。例如，可以設計專門的標定工裝以及專門的傳感器對板簧進行標定。但是僅能對板簧本身進行剛度標定，無法精確地反映板簧安裝後在整體結構上的剛度，使得剛度值確定準確性較低，無法簡單快捷進行在線標定。
66.下面結合具體的實施例對本公開進行詳細說明。
67.在第一個實施例中，如圖1所示，圖1示出本公開實施例提供的第一種板簧剛度值確定方法的流程示意圖，該方法可依賴於電腦程式實現，可運行於進行板簧剛度值確定方法的裝置上。該電腦程式可集成在應用中，也可作為獨立的工具類應用運行。該方法例如可以由電子設備執行。
68.具體的，該板簧剛度值確定方法包括：
69.s101，根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力；
70.根據一些實施例，重心位置是指機器人重心所在位置。該重心位置並不特指某一固定工位置，例如，當機器人的站立高度發生變化時，該重心位置也可以相應變化。例如，當機器人的重量發生變化時，該重心位置也可以相應變化。其中，本公開實施例的重心位置例如可以是機器人的質心位置。其中，質心用於指示機器人的質量中心，是指將機器人的質量
集中於一點。
71.易於理解的是，重量信息是指機器人的重量，用於指示機器人受重力大小的度量。該當機器人的結構發生變化時，該質量信息也可以相應變化。當機器人的材質發生變化時，該重量信息也可以相應變化。
72.根據一些實施例，左右足是指機器人上安裝的用於移動的結構。其中，該左右足上可以設置有多個關節。任一足是指左右足中的任一一個足。該任一足例如可以是左足，該任一足例如還可以是右足。
73.可選的，機器人上設置的左右足例如可以是兩個足中的左右足。還可以是，機器人上設置有四個足時，也可以分為左右足，即包括兩個左足和兩個右足。
74.易於理解的是，接觸力是指足底與水平面接觸時所產生的力。該接觸力並不特指某一力，例如，當接觸面積發生變化時，該接觸力相應變化。例如，當機器人的重量信息發生變化時，該接觸力也可以相應變化。
75.其中，在本公開的一個實施例之中，其中，機器人站立於水平面且處於靜止狀態，接觸力的方向與水平面垂直。
76.根據一些實施例，當執行板簧剛度值確定方法時，機器人可以處於開啟狀態。可以根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力。
77.s102，將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取板簧對應的變形力矩；
78.根據一些實施例，等效關節是指與板簧變形對應的關節。該等效關節並不特指某一固定關節。例如，當變形的板簧發生變化時，該等效關節也可以相應變化。
79.其中，在本公開的一個實施例之中，該機器人的左右腿上設置有至少一個關節。至少一個關節包括主動關節和被動關節。其中，主動關節例如可以是由電機驅動的關節，被動關節例如可以是無電機驅動的關節。
80.易於理解的是，力矩表示力對物體作用時所產生的轉動效應的物理量。力和力臂的乘積叫做力對轉動軸的力矩。變形力矩是指板簧變形時所產生的轉動效應的物理量。該變形力矩並不特指某一固定力矩。例如，當機器人的站立高度發生變化時，該變形力矩也可以相應變化。當板簧發生變化時，該板簧的變形力矩也可以相應變化。
81.根據一些實施例，當執行板簧剛度值確定方法時，機器人可以處於開啟狀態。可以根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力，並將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取板簧對應的變形力矩。
82.s103，通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度；
83.在一些實施例之中，機器人單腿上可以安裝有多個關節。其中，多個關節包括電器驅動的主動關節和無電機驅動的被動關節。其中，主動關節的數量為至少一個。被動關節的數量為至少一個。例如，主動關節的數量可以是5個。被動關節的數量可以是2個。
84.根據一些實施例，位置編碼器可以安裝於機器人腿部的各個關節處。本公開實施例的位置編碼器例如可以是安裝於至少一個關節處的位置編碼器。其中，位置編碼器是指將位置信號或數據進行編制、轉換為可用於通信、傳輸和存儲的信號形式的設備。該位置編碼器並不特指某一固定編碼器。例如，當位置編碼器的標識發生變化時，該位置編碼器也可以相應變化。
85.易於理解的是，變形角度用於指示板簧變形所變化的角度。例如，當機器人的站立高度發生變化時，該變形角度也可以相應變化。當板簧發生變化時，該板簧的變形角度也可以相應變化。
86.根據一些實施例，可以通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度。例如，當板簧為多個時，可以通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器分別獲取多個板簧對應的變形角度。
87.s104，根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值。
88.根據一些實施例，當獲取到板簧的變形力矩和變形角度時，可以根據該變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值。
89.在本公開一個或多個實施例中，通過根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力，其中，機器人站立於水平面且處於靜止狀態，接觸力的方向與水平面垂直；將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取板簧對應的變形力矩；通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度；根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值。因此，通過機器人處於站立狀態時，即將板簧安裝至機器人之後，可以根據變形力矩和變形角度，對板簧的剛度值進行標定，可以減少僅對板簧本身進行剛度標定，無法獲取板簧安裝之後足式機器人整體的剛度值的情況，可以將安裝間隙、結構剛度等誤差同時進行標定，可以對剛度值進行在線標定，可以提高剛度值確定的準確性，另外，無需安裝額外的標定設備，僅適用機器人本身的傳感器和結構即可完成板簧剛度標定，簡化剛度值標定步驟，提高剛度值確定的便利性。
90.請參見圖2，圖2示出本公開實施例提供的第二種板簧剛度值確定方法的流程示意圖。
91.具體的，該板簧剛度值確定方法包括：
92.s201，獲取機器人的重量信息和機器人的高度信息，確定機器人的重心位置；
93.具體過程如上所述，此處不再贅述。
94.易於理解的是，重心位置位於任一足的正上方，該重心位置例如可以是機器人站立時的質心位置。該重心位置並不特指某一固定位置，例如，當機器人重量發生變化時，該重心位置也可以相應變化。
95.可選的，當獲取到機器人的重量信息時，可以獲取該機器人的高度信息。根據獲取到的重量信息和高度信息，可以確定該機器人的重心位置。其中，當機器人的重量信息固定是，當機器人的高度信息發生變化時，該機器人的重心位置也可以相應變化。
96.例如，圖3示出本公開實施例提供的一種接觸力確定方法的舉例示意圖。機器人總質量m，重力加速度為g，機器人靜止站立時，其質量可以假設集中於質心p
com
(x
com
，y
com
，z
com
)，質心在x方向上位於足的正上方，即x
com
＝x
l
＝xr且z
l
＝zr。其中，該質心即為重心位置。其中，不同的高度信息對應的z方向的值不同。
97.s202，根據靜力學約束條件和重心位置，確定重量信息沿與水平面垂直方向的力，並將重量信息沿與水平面垂直方向的力作為任一足的接觸力；
98.易於理解的是，靜力學是指用於研究質點受力作用時的平衡規律。靜力學約束條件是指用於研究機器人處於靜止狀態時，受力作用的平衡規律。根據靜力學約束條件和重心位置，確定重量信息沿與水平面垂直方向的力，並將重量信息沿與水平面垂直方向的力
作為任一足的接觸力。
99.根據一些實施例，如圖4所示，根據靜力學約束條件，可以求得作用在左右足的接觸力分別為：
100.f
xl
＝
xr
＝0(1)
101.f
yl
＝
yr
＝0(2)
[0102][0103][0104]
其中，f
xl
：左足沿x方向的力，即水平面給左足足底沿x方向的作用力；
[0105]fxr
：右足沿x方向的力，即水平面給足足底沿x方向的作用力；
[0106]fyl
：左足沿y方向的力，即水平面給左足足底沿y方向的作用力；
[0107]fyr
：右足沿y方向的力，即水平面給右足足底沿y方向的作用力；
[0108]fzl
：左足沿z方向的力，即水平面給左足足底沿z方向的作用力；
[0109]fzr
：右足沿z方向的力，即水平面給右足足底沿z方向的作用力。
[0110]
s203，將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩，其中，第一被動關節和第二被動關節處於任一足上；
[0111]
根據一些實施例，任一足上例如可以是設置有第一被動關節和第二被動關節。第一力矩用於指示第一被動關節的關節力矩，第一力矩中的第一僅用於與其餘力矩進行區分，並不特指某一固定力矩。第二力矩用於指示第二被動關節的關節力矩。其中，被動關節是指無電機驅動的關節。
[0112]
根據一些實施例，圖4示出本公開實施例提供的一種機器人結構的舉例示意圖。如圖4所示，以左腿為例，機器人左單腿共5個由電機驅動的主動關節，分別為q7,q8，q9q
10q13
，兩個無電機驅動的被動關節q
11
，q
12
，定義左腿的廣義關節為q
l
＝[q7,q8,q9,q
10
,q
11
,q
12
,q
12
]7×1，並在這個7個關節處安裝位置編碼器測量關節旋轉角度，右腿定義為qr＝[q
14
,q
15
,q
16
,q
17
,q
18
,q
19
,q
20
]7×1，結合浮動坐標系的六個自由度qb＝[q
x
,qy,qz,q
yaw
,q
pitch
,q
roll
]6×1，整機的廣義關節為q＝[qb,q
l
,qr]
20
×1。其中髖連杆、大腿連杆、板簧2和連杆1組成閉鏈結構，當兩個被動彈簧無變形時，鉸接點1、主動關節10，被動關節12和鉸接點2構成平行四邊形結構，且當主動關節10運動時，這四點仍能維持平行四邊形結構。其中，浮動坐標系的六個自由度用於描述關節與地面的關係。第一被動關節例如可以是11關節，第二被動關節例如可以是12關節。
[0113]
易於理解的是，板簧變形角度定義為：彈簧末端位置與固定端位置連接線與鬆弛狀態下連接線的夾角，圖中q
sl1
，q
sl2
表示板簧的變形角度。
[0114]
根據一些實施例，獲取第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩時，可以獲取任一足的接觸力與關節力矩的對應關係；根據對應關係，獲取第一被動關節、第二被動關節和任一足的接觸力的關聯關係；根據關聯關係，確定第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩，可以提高第一力矩和第二力矩確定的準確性，提高等效力矩確定的準確性，進而提高剛度值確定的準確性。
[0115]
在本公開的實施例中，第一被動關節例如可以是11關節，第二被動關節例如可以是12關節。主動關節例如可以是10關節。關節11和關節12處沒有電機驅動，因此最終關節處的等效力矩僅與彈簧變形力矩產生的等效力矩有關。定義足底相對於世界坐標系下的雅克比矩陣為[j
ltoe
]2×
20
，則足底作用力與廣義關節力矩的關係為
[0116][0117]
提取上式中與被動關節11和12有關的兩行，寫為
[0118][0119]
其中，q是上文定義的編號1至20的關節角度，τ表示對應關節處的力矩，都是20x1維的變量，在本公開的實施例之中只關注兩個被動關節處的等效力矩，因此提取出其中的τ
11
和τ
12
即可。即，公式(5)和公式(6)中等號右邊的均為已知量，可以根據該已知量，獲取到τ
11
和τ
12
。τ
11
表示關節11處的力矩和τ
12
表示關節12處的力矩。
[0120]
s204，根據第一力矩和第二力矩，確定第一等效力矩和第二等效力矩；
[0121]
根據一些實施例，第一等效力矩是指第一板簧在第一被動關節、第二被動關節和主動關節的等效力矩。第二等效力矩是指第二板簧在第一被動關節、第二被動關節和主動關節的等效力矩。第一等效力矩中的第一僅用於與第二等效力矩進行區分，並不特指某一固定等效力矩。例如，當第一等效力矩的具體力矩值發生變化時，該第一等效力矩也可以相應變化。
[0122]
可選的，在電子設備獲取到第一力矩和第二力矩時，可以根據第一力矩和第二力矩確定第一等效力矩和第二等效力矩。
[0123]
在一些實施例之中，例如可以獲取待確定的第一等效力矩和待確定的第二等效力矩。其中，待確定的第一等效力矩和待確定的第二等效力矩例如可以是未知量，第一等效力矩例如可以是確定的第一等效力矩和第二等效力矩例如可以是確定的第二等效力矩。電子設備可以獲取包括待確定的第一等效力矩的第一計算公式和包括待確定的第二等效力矩的第二計算公式。第一計算公式是指用於確定第一等效力矩的計算公式，第一計算公式中的第一僅用於與第二計算公式進行區分，並不特指某一固定計算公式。第二計算公式是指用於確定第二等效力矩的計算公式。
[0124]
s205，通過安裝於第一被動關節處的第一位置編碼器，獲取第一板簧的第一變形角度；
[0125]
根據一些實施例，第一板簧的第一變形角度用於指示第一板簧變形之後的角度。本公開實施例例如以左足為例，第一板簧的第一變形角度例如可以是第一被動關節的角度。
[0126]
可選的，第一位置編碼器例如可以安裝於第一被動關節處的編碼器。
[0127]
s206，通過第一位置編碼器、安裝於第二被動關節處的第二位置編碼器和安裝於主動關節處的第三位置編碼器，獲取任一足的第二板簧變形角度、第一被動關節、第二被動關節和主動關節之間的非線性關係；
[0128]
s207，根據非線性關係，確定第二板簧的第二變形角度；
[0129]
根據一些實施例，第二板簧的第二變形角度即為第二板簧在第一被動關節、第二被動關節和主動關節處的變形角度。
[0130]
易於理解的是，本公開實施例以左腿為例進行介紹，第一被動關節例如可以是11關節，第二被動關節例如可以是12關節。主動關節例如可以是10關節。其中，第一板簧左腿膝板簧變形角度等於關節11的角度，第二板簧足板簧變形角度是與關節10，11,12非線性相關，用f表示
[0131][0132]
其中，q
sl1
表示左足第一板簧在關節10，11,12的等效關節角度，即q
sl1
表示第一變形角度，q
sl2
表示左足第二板簧在關節10，11,12的等效關節角度，即q
sl2
表示第二變形角度。
[0133]
板簧1和關節11並聯安裝，因此板簧1的等效力矩僅作用在關節11處，即，第一計算公式為：
[0134]
τ
11_sl1
＝τ
sl1
(8)
[0135]
其中，τ
sl1
表示第一等效力矩；
[0136]
對公式(7)中第二項求導可得：
[0137][0138]
其中，j
sl2
表示板簧q
sl2
旋轉與關節10,11,12的雅克比矩陣，根據雅克比矩陣可以計算出板簧變形力矩作用在關節10,11,12處的等效力矩，即第二計算公式為：
[0139][0140]
將兩個板簧產生的等效力矩相加可以得到關節出等效力矩為
[0141][0142]
反解上面的公式即可得到板簧處的力矩為
[0143][0144]
其中，τ
sl2
表示第二等效力矩。
[0145]
s208，根據第一等效力矩和第一變形角度，確定第一板簧的第一剛度值；
[0146]
根據一些實施例，第一剛度值並不特指某一固定剛度值。第一剛度值中第一僅用於與其餘剛度值進行區分，並不特指某一固定剛度值。例如，當第一等效力矩或者第一變形角度發生變化時，該第一剛度值也可以相應變化。
[0147]
易於理解的是，當獲取到第一等效力矩和第一變形角度時，例如可以根據第一等效力矩和第一變形角度，確定第一板簧的第一剛度值。具體可以將第一等效力矩除以第一變形角度，得到第一板簧的第一剛度值。除此之外，例如還可以將第一等效力矩除以第一變形角度後乘以百分比，得到第一板簧的第一剛度值。
[0148]
s209，根據第二等效力矩和第二變形角度，確定第二板簧的第二剛度值；
[0149]
根據一些實施例，第二剛度值並不特指某一固定剛度值。第二剛度值中第二僅用
於與其餘剛度值進行區分，並不特指某一固定剛度值。例如，當第二等效力矩或者第二變形角度發生變化時，該第二剛度值也可以相應變化。
[0150]
易於理解的是，當獲取到第二等效力矩和第二變形角度時，根據第二等效力矩和第二變形角度，確定第二板簧的第二剛度值。具體例如可以將第二等效力矩除以第二變形角度，得到第二板簧的第二剛度值。
[0151]
s210，將第一剛度值和第二剛度值作為任一足對應的剛度值。
[0152]
根據一些實施例，任一足對應兩個剛度值，即將第一板簧的第一剛度之後和第二板簧的第二剛度值作為任一足的剛度值。
[0153]
易於理解的是，根據上述公式計算得到的板簧變形角度q
sl1
,q
sl2
和板簧力矩τ
sl1
,τ
sl2
可以計算得到板簧剛度為：
[0154][0155]
根據一些實施例，可以將公式13中的兩個板簧剛度值作為左足對應的剛度值。
[0156]
綜上，本公開實施例提供的方法，獲取機器人的重量信息和機器人的高度信息，確定機器人的重心位置，根據靜力學約束條件和重心位置，確定重量信息沿與水平面垂直方向的力，並將重量信息沿與水平面垂直方向的力作為任一足的接觸力，無需額外的接觸力確定設備即可獲取接觸力，可以提高接觸力確定的便利性。其次，將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩，其中，第一被動關節和第二被動關節處於任一足上，根據第一力矩和第二力矩，確定第一等效力矩和第二等效力矩，可以提高第一等效力矩和第二等效力矩的確定準確性。通過安裝於第一被動關節處的第一位置編碼器，獲取任一足對應的第一板簧變形角度；通過第一位置編碼器、安裝於第二被動關節處的第二位置編碼器和安裝於主動關節處的第三位置編碼器，獲取任一足的第二板簧變形角度、第一被動關節、第二被動關節和主動關節之間的非線性關係，根據非線性關係，確定第二板簧的第二變形角度，可以通過位置編碼器獲取變形角度，可以減少變形角度無法獲取的情況，可以提高變形角度獲取的準確性。最後，根據第一等效力矩和第一變形角度，確定第一板簧的第一剛度值；根據第二等效力矩和第二變形角度，確定第二板簧的第二剛度值，將第一剛度值和第二剛度值作為任一足對應的剛度值，可以在機器人處於站立狀態時，即將板簧安裝至機器人之後，可以根據變形力矩和變形角度，對板簧的剛度值進行標定，可以減少僅對板簧本身進行剛度標定，無法獲取板簧安裝之後足式機器人整體的剛度值的情況，可以對剛度值進行在線標定，可以提高剛度值確定的準確性，另外，無需安裝額外的標定設備，即可進行剛度值確定，提高剛度值確定的便利性。
[0157]
本公開的技術方案中，所涉及的用戶個人信息的收集、存儲、使用、加工、傳輸、提供和公開等處理，均符合相關法律法規的規定，且不違背公序良俗。
[0158]
請參見圖5，圖5示出本公開實施例提供的第三種板簧剛度值確定方法的流程示意圖。
[0159]
具體的，該板簧剛度值確定方法包括：
[0160]
s301，根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力，其中，機器人站立於水平面且處於靜止狀態，接觸力的方向與水平面垂直；
[0161]
具體過程如上所述，此處不再贅述。
[0162]
s302，將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取板簧對應的變形力矩；
[0163]
具體過程如上所述，此處不再贅述。
[0164]
s303，通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度；
[0165]
具體過程如上所述，此處不再贅述。
[0166]
s304，根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值；
[0167]
具體過程如上所述，此處不再贅述。
[0168]
s305，獲取機器人處於不同的站立高度時的至少一個剛度值；
[0169]
根據一些實施例，當機器人處於不同站立高度時，可以對至少一個站立高度的機器人進行剛度值標定。可以分別獲取機器人處於不同站立高度時對應的至少一個剛度值。其中，機器人最大站立高度例如可以是h
max
，最低站立高度例如可以是h
min
，例如可以將最大高度和最低高度之間的距離劃分為n等分，分別進行n+1次實驗，可以獲取n+1個剛度值。
[0170]
s306，根據至少一個剛度值，確定板簧的目標剛度值，並將目標剛度值作為目標標定結果。
[0171]
根據一些實施例，當獲取到機器人處於不同的站立高度時的至少一個剛度值時，可以根據至少一個剛度值，確定板簧的目標剛度值，並將目標剛度值作為目標標定結果
[0172]
易於理解的是，例如獲取到n+1個剛度值時，可以獲取n+1個剛度值的平均值，並將該平均值作為目標標定結果。
[0173]
易於理解的是，例如獲取到n+1個剛度值時，可以獲取n+1個剛度值的中值，並將該中值作為目標標定結果。
[0174]
在本公開一個或多個實施例中，通過獲取機器人處於不同的站立高度時的至少一個剛度值，可以根據至少一個剛度值，確定板簧的目標剛度值，並將目標剛度值作為目標標定結果。因此，通過機器人處於站立狀態時，即將板簧安裝至機器人之後，可以根據多個板簧的剛度值進行標定，可以減少僅對板簧本身進行剛度標定，無法獲取板簧安裝之後足式機器人整體的剛度值的情況，根據多個剛度值可以對目標剛度值進行在線標定，可以提高剛度值確定的準確性，另外，無需安裝額外的標定設備，即可進行剛度值確定，提高剛度值確定的便利性。
[0175]
下述為本公開裝置實施例，可以用於執行本公開方法實施例。對於本公開裝置實施例中未披露的細節，請參照本公開方法實施例。
[0176]
請參見圖6，其示出本公開實施例提供的第一種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖。該板簧剛度值確定裝置可以通過軟體、硬體或者兩者的結合實現成為裝置的全部或一部分。該板簧剛度值確定裝置600包括接觸力確定單元601、力矩獲取單元602、角度獲取單元603和剛度值確定單元604，其中：
[0177]
接觸力確定單元601，用於根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力，其中，機器人站立於水平面且處於靜止狀態，接觸力的方向與水平面垂直；
[0178]
力矩獲取單元602，用於將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取板簧對應的變形力矩；
[0179]
角度獲取單元603，用於通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度；
[0180]
剛度值確定單元604，用於根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值。
[0181]
可選的，圖7示出本公開實施例提供的第二種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖。如圖7所示，接觸力確定單元601包括位置確定子單元611和接觸力確定子單元621，接觸力確定單元601，用於根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力時：
[0182]
位置確定子單元611，用於獲取機器人的重量信息和機器人的高度信息，確定機器人的重心位置，其中，重心位置位於任一足的正上方；
[0183]
接觸力確定子單元621，用於根據靜力學約束條件和重心位置，確定重量信息沿與水平面垂直方向的力，並將重量信息沿與水平面垂直方向的力作為任一足的接觸力。
[0184]
可選的，圖8示出本公開實施例提供的第三種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖。如圖8所示，其中，任一足對應第一板簧和第二板簧，力矩獲取單元602包括力矩獲取子單元612和等效力矩獲取子單元622，力矩獲取單元602，用於獲取板簧對應的變形力矩時：
[0185]
力矩獲取子單元612，用於獲取第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩，其中，第一被動關節和第二被動關節處於任一足上；
[0186]
等效力矩獲取子單元622，用於根據第一力矩和第二力矩，確定第一等效力矩和第二等效力矩，其中，其中，第一等效力矩為第一板簧在第一被動關節、第二被動關節和主動關節的等效力矩，第二等效力矩為第二板簧在第一被動關節、第二被動關節和主動關節的等效力矩。
[0187]
根據一些實施例，力矩獲取子單元612，用於獲取第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩時，具體用於：
[0188]
獲取任一足的接觸力與關節力矩的對應關係；
[0189]
根據對應關係，獲取第一被動關節、第二被動關節和任一足的接觸力的關聯關係；
[0190]
根據關聯關係，確定第一被動關節的第一力矩和第二被動關節的第二力矩。
[0191]
可選的，圖9示出本公開實施例提供的第四種板簧剛度值確定裝置的結構示意圖。如圖9所示，角度獲取單元603包括變形角度獲取子單元613和關係獲取子單元623，角度獲取單元603，用於通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度時：
[0192]
變形角度獲取子單元613，用於通過安裝於第一被動關節處的第一位置編碼器，獲取任一足對應的第一板簧變形角度；；
[0193]
關係獲取子單元623，用於通過第一位置編碼器、安裝於第二被動關節處的第二位置編碼器和安裝於主動關節處的第三位置編碼器，獲取任一足的第二板簧變形角度、第一被動關節、第二被動關節和主動關節之間的非線性關係；
[0194]
變形角度獲取子單元613，用於根據非線性關係，確定第二板簧的第二變形角度。
[0195]
根據一些實施例，剛度值確定單元604，用於根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值時，具體用於：
[0196]
根據第一等效力矩和第一變形角度，確定第一板簧的第一剛度值；
[0197]
根據第二等效力矩和第二變形角度，確定第二板簧的第二剛度值；
[0198]
將第一剛度值和第二剛度值作為任一足對應的剛度值。
[0199]
根據一些實施例，剛度值確定單元604，還用於在根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值之後：
[0200]
獲取機器人處於不同的站立高度時的至少一個剛度值；
[0201]
根據至少一個剛度值，確定板簧的目標剛度值，並將目標剛度值作為目標標定結果。
[0202]
需要說明的是，上述實施例提供的板簧剛度值確定裝置在執行板簧剛度值確定方法時，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將設備的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的板簧剛度值確定裝置與板簧剛度值確定方法實施例屬於同一構思，其體現實現過程詳見方法實施例，這裡不再贅述。
[0203]
綜上，本公開實施例提供的裝置，通過接觸力確定單元根據機器人重心位置和機器人的重量信息，確定機器人左右足中任一足的接觸力，其中，機器人站立於水平面且處於靜止狀態，接觸力的方向與水平面垂直；力矩獲取單元將任一足的接觸力映射至任一足對應的板簧變形的等效關節處，獲取板簧對應的變形力矩；角度獲取單元通過安裝於至少一個關節處的位置編碼器獲取板簧對應的變形角度；剛度值確定單元根據變形力矩和變形角度，確定板簧的剛度值。因此，通過機器人處於站立狀態時，即將板簧安裝至機器人之後，可以根據變形力矩和變形角度，對板簧的剛度值進行標定，可以減少僅對板簧本身進行剛度標定，無法獲取板簧安裝之後足式機器人整體的剛度值的情況，可以對剛度值進行在線標定，可以提高剛度值確定的準確性，另外，無需安裝額外的標定設備，即可進行剛度值確定，提高剛度值確定的便利性。
[0204]
本公開的技術方案中，所涉及的用戶個人信息的收集、存儲、使用、加工、傳輸、提供和公開等處理，均符合相關法律法規的規定，且不違背公序良俗。
[0205]
根據本公開的實施例，本公開還提供了一種機器人，其中，所述機器人包括位置編碼器，所述機器人用於執行前述一方面中任一項所述的方法。
[0206]
根據本公開的實施例，本公開還提供了一種電子設備、一種可讀存儲介質和一種電腦程式產品。
[0207]
圖10示出了可以用來實施本公開的實施例的示例電子設備1000的示意性框圖。本文所示的部件、它們的連接和關係、以及它們的功能僅僅作為示例，並且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公開的實現。
[0208]
如圖10所示，電子設備1000包括計算單元1001，其可以根據存儲在只讀存儲器(rom)1002中的電腦程式或者從存儲單元1008加載到隨機訪問存儲器(ram)1003中的電腦程式，來執行各種適當的動作和處理。在ram 1003中，還可存儲電子設備1000操作所需的各種程序和數據。計算單元1001、rom 1002以及ram 1003通過總線1004彼此相連。輸入/輸出(i/o)接口1005也連接至總線1004。
[0209]
電子設備1000中的多個部件連接至i/o接口1005，包括：輸入單元1006，例如鍵盤、滑鼠等；輸出單元1007，例如各種類型的顯示器、揚聲器等；存儲單元1008，例如磁碟、光碟等；以及通信單元1009，例如網卡、數據機、無線通信收發機等。通信單元1009允許電子設備1000通過諸如網際網路的計算機網絡和/或各種電信網絡與其他設備交換信息/數據。
[0210]
計算單元1001可以是各種具有處理和計算能力的通用和/或專用處理組件。計算
單元1001的一些示例包括但不限於中央處理單元(cpu)、圖形處理單元(gpu)、各種專用的人工智慧(ai)計算晶片、各種運行機器學習模型算法的計算單元、數位訊號處理器(dsp)、以及任何適當的處理器、控制器、微控制器等。計算單元1001執行上文所描述的各個方法和處理，例如板簧剛度值確定方法。例如，在一些實施例中，板簧剛度值確定方法可被實現為計算機軟體程序，其被有形地包含於機器可讀介質，例如存儲單元1008。在一些實施例中，電腦程式的部分或者全部可以經由rom 1002和/或通信單元1009而被載入和/或安裝到電子設備1000上。當電腦程式加載到ram 1003並由計算單元1001執行時，可以執行上文描述的板簧剛度值確定方法的一個或多個步驟。備選地，在其他實施例中，計算單元1001可以通過其他任何適當的方式(例如，藉助於固件)而被配置為執行板簧剛度值確定方法。
[0211]
本文中以上描述的系統和技術的各種實施方式可以在數字電子電路系統、集成電路系統、場可編程門陣列(fpga)、專用集成電路(asic)、專用標準產品(assp)、晶片上系統的系統(soc)、負載可編程邏輯設備(cpld)、計算機硬體、固件、軟體、和/或它們的組合中實現。這些各種實施方式可以包括：實施在一個或者多個電腦程式中，該一個或者多個電腦程式可在包括至少一個可編程處理器的可編程系統上執行和/或解釋，該可編程處理器可以是專用或者通用可編程處理器，可以從存儲系統、至少一個輸入裝置、和至少一個輸出裝置接收數據和指令，並且將數據和指令傳輸至該存儲系統、該至少一個輸入裝置、和該至少一個輸出裝置。
[0212]
用於實施本公開的方法的程序代碼可以採用一個或多個程式語言的任何組合來編寫。這些程序代碼可以提供給通用計算機、專用計算機或其他可編程數據處理裝置的處理器或控制器，使得程序代碼當由處理器或控制器執行時使流程圖和/或框圖中所規定的功能/操作被實施。程序代碼可以完全在機器上執行、部分地在機器上執行，作為獨立軟體包部分地在機器上執行且部分地在遠程機器上執行或完全在遠程機器或伺服器上執行。
[0213]
在本公開的上下文中，機器可讀介質可以是有形的介質，其可以包含或存儲以供指令執行系統、裝置或設備使用或與指令執行系統、裝置或設備結合地使用的程序。機器可讀介質可以是機器可讀信號介質或機器可讀儲存介質。機器可讀介質可以包括但不限於電子的、磁性的、光學的、電磁的、紅外的、或半導體系統、裝置或設備，或者上述內容的任何合適組合。機器可讀存儲介質的更具體示例會包括基於一個或多個線的電氣連接、可攜式計算機盤、硬碟、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦除可編程只讀存儲器(eprom或快閃記憶體)、光纖、便捷式緊湊盤只讀存儲器(cd-rom)、光學儲存設備、磁儲存設備、或上述內容的任何合適組合。
[0214]
為了提供與用戶的交互，可以在計算機上實施此處描述的系統和技術，該計算機具有：用於向用戶顯示信息的顯示裝置(例如，crt(陰極射線管)或者lcd(液晶顯示器)監視器)；以及鍵盤和指向裝置(例如，滑鼠或者軌跡球)，用戶可以通過該鍵盤和該指向裝置來將輸入提供給計算機。其它種類的裝置還可以用於提供與用戶的交互；例如，提供給用戶的反饋可以是任何形式的傳感反饋(例如，視覺反饋、聽覺反饋、或者觸覺反饋)；並且可以用任何形式(包括聲輸入、語音輸入或者、觸覺輸入)來接收來自用戶的輸入。
[0215]
可以將此處描述的系統和技術實施在包括後臺部件的計算系統(例如，作為數據伺服器)、或者包括中間件部件的計算系統(例如，應用伺服器)、或者包括前端部件的計算系統(例如，具有圖形用戶界面或者網絡瀏覽器的用戶計算機，用戶可以通過該圖形用戶界
面或者該網絡瀏覽器來與此處描述的系統和技術的實施方式交互)、或者包括這種後臺部件、中間件部件、或者前端部件的任何組合的計算系統中。可以通過任何形式或者介質的數字數據通信(例如，通信網絡)來將系統的部件相互連接。通信網絡的示例包括：區域網(lan)、廣域網(wan)、網際網路和區塊鏈網絡。
[0216]
計算機系統可以包括客戶端和伺服器。客戶端和伺服器一般遠離彼此並且通常通過通信網絡進行交互。通過在相應的計算機上運行並且彼此具有客戶端-伺服器關係的電腦程式來產生客戶端和伺服器的關係。伺服器可以是雲伺服器，又稱為雲計算伺服器或雲主機，是雲計算服務體系中的一項主機產品，以解決了傳統物理主機與vps服務("virtual private server"，或簡稱"vps")中，存在的管理難度大，業務擴展性弱的缺陷。伺服器也可以為分布式系統的伺服器，或者是結合了區塊鏈的伺服器。
[0217]
應該理解，可以使用上面所示的各種形式的流程，重新排序、增加或刪除步驟。例如，本發公開中記載的各步驟可以並行地執行也可以順序地執行也可以不同的次序執行，只要能夠實現本公開公開的技術方案所期望的結果，本文在此不進行限制。
[0218]
上述具體實施方式，並不構成對本公開保護範圍的限制。本領域技術人員應該明白的是，根據設計要求和其他因素，可以進行各種修改、組合、子組合和替代。任何在本公開的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本公開保護範圍之內。