本技术属于负重行走机器人，尤其涉及一种外肢体机器人的运动轨迹规划方法、装置及设备。
背景技术：
1、外肢体式机器人是新型的负重行走机器人，可以提高穿戴者的负重行走能力，被广泛应用于携带重物的日常生活、抢险救灾等领域中。而如何规划外肢体式机器人的足端运动轨迹，实现穿戴者的灵活行走是负重行走机器人面临的重要问题。
2、目前，已知的外肢体式机器人的足端运动规划方法有“基于人机交互力”和“基于人体步态”两类方法。
3、其中，“基于人机交互力”的方法通过计算前后方向的人机交互力大小来识别穿戴者的运动意图，根据穿戴者的运动意图规划机器人的足端运动轨迹。但是，人机交互力的数据通常是变化剧烈且含有噪声的，需要预先进行低通滤波处理，导致机器人切换运动速度的时间延长，在加速、减速和停止移动等变速运动时，难以适配穿戴者的运动速度，限制了穿戴者的移动灵活性。
4、“基于人体步态”的方法使用惯性测量单元估计穿戴者双腿的行走相位和脚踝位置，以映射的方式生成机械腿落足点的目标位置。但是这种方法只关注穿戴者在矢状面的行走，使机器人只能向正前方向运动，未能实现机器人的侧向行走、后退、原地转弯等，难以适配穿戴者的运动方向，限制了穿戴者的移动灵活性。
技术实现思路
1、本技术实施例提供了一种外肢体机器人的运动轨迹规划方法、装置、设备及存储介质，可以解决现有的外肢体机器人跟随穿戴者移动时无法适配穿戴者的运动方向和运动速度的问题。
2、第一方面，本技术实施例提供了一种外肢体机器人的运动轨迹规划方法，包括：
3、当所述外肢体机器人的机械腿处于摆动状态时，获取所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及人机交互处的当前交互位置信息；
4、根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及所述人机交互处的当前交互位置信息，分别计算得到处于摆动状态的所述机械腿的平衡落足点和落足点转向补偿；
5、根据处于摆动状态的所述机械腿的所述平衡落足点和所述落足点转向补偿，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的最终落足点；
6、根据处于摆动状态的所述机械腿的所述最终落足点和所述外肢体机器人的所述当前摆动相位，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的运动轨迹。
7、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及所述人机交互处的当前交互位置信息，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的平衡落足点，包括：
8、根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前髋关节位置，确定第一落足点；
9、根据所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度、所述当前摆动相位和所述第一落足点，确定默认落足点；
10、根据所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度和当前角速度，所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置，以及所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，计算得到穿戴者的运动速度；
11、根据所述默认落足点和所述穿戴者的所述运动速度，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的平衡落足点。
12、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度和当前角速度，所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置，以及所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，计算得到所述穿戴者的运动速度，包括：
13、根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置与所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，确定所述人机交互处的位置向量；
14、根据所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度和当前角速度，以及所述人机交互处的位置向量，按照如下公式计算得到所述穿戴者的运动速度vhyman：
15、vhuman＝v+w×rch；
16、其中，所述v为当前线速度，所述w为当前角速度，所述rch为所述人机交互处的位置向量。
17、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息，以及所述人机交互处的当前交互位置信息，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的落足点转向补偿，包括：
18、根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置和所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，计算得到所述外肢体机器人在切向方向的期望速度；
19、根据所述外肢体机器人在切向方向的期望速度和所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的落足点转向补偿。
20、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置和所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，计算得到所述外肢体机器人在切向方向的期望速度，包括：
21、根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置与所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，确定所述人机交互处的位置向量；
22、对所述人机交互处的位置向量进行变换，得到所述人机交互处在质心坐标系下的位置向量；
23、根据获取到的所述外肢体机器人的当前姿态信息和所述人机交互处在质心坐标系下的位置向量,计算得到所述外肢体机器人的期望质心位置；
24、根据所述外肢体机器人的期望质心位置和当前质心位置，计算得到所述外肢体机器人在切向方向的期望速度。
25、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述外肢体机器人在切向方向的期望速度和所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的落足点转向补偿，包括：
26、根据所述外肢体机器人在切向方向的期望速度和所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度，按照如下公式，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的所述落足点转向补偿σry：
27、
28、其中，所述a为时间常数，所述g为重力加速度，所述h为所述外肢体机器人的质心预设高度，所述tst为预设支撑周期，所述为所述外肢体机器人的处于摆动状态的机械腿刚开始摆动瞬间的质心的线速度，所述为所述外肢体机器人在切向方向的期望速度。
29、在第一方面的一种可能的实现方式中，当所述外肢体机器人的机械腿处于支撑状态时，获取所述外肢体机器人的当前航向角度；
30、根据所述外肢体机器人的当前航向角度，计算得到所述外肢体机器人的期望航向角度和期望航向角速度；
31、根据所述外肢体机器人的期望航向角度和期望航向角速度，通过模型预测控制器，预测得到所述外肢体机器人的处于支撑状态的所述机械腿对应的足端力，其中，所述模型预测控制器中包括所述外肢体机器人的期望航向角度和期望航向角速度与所述足端力之间的对应关系。
32、第二方面，本技术实施例提供了一种外肢体机器人的运动轨迹规划装置，包括：
33、数据获取模块，用于当所述外肢体机器人的机械腿处于摆动状态时，获取所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及人机交互处的当前交互位置信息；
34、计算模块，用于根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及所述人机交互处的当前交互位置信息，分别计算得到处于摆动状态的所述机械腿的平衡落足点和落足点转向补偿；
35、最终落足点确定模块，用于根据处于摆动状态的所述机械腿的所述平衡落足点和所述落足点转向补偿，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的最终落足点；
36、运动轨迹确定模块，用于根据处于摆动状态的所述机械腿的所述最终落足点和所述外肢体机器人的所述当前摆动相位，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的运动轨迹。
37、第三方面，本技术实施例提供了一种外肢体机器人的运动轨迹规划设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法。
38、第四方面，本技术实施例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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法。
39、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述任一项所述的方法。
40、本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过若外肢体机器人的机械腿处于摆动状态，获取外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及人机交互处的当前交互位置信息，根据外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及人机交互处的当前交互位置信息，分别计算得到处于摆动状态的机械腿的平衡落足点和落足点转向补偿，由于当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位和当前交互位置信息的噪声较小、可以实时获得，此时计算得到的平衡落足点准确率较高、速度较快，根据处于摆动状态的机械腿的平衡落足点和落足点转向补偿，计算得到处于摆动状态的机械腿的最终落足点，得到的摆动状态的机械腿的最终落足点中加入了落足点转向补偿，考虑了穿戴者的转向，使得外肢体机器人的最终落足点能跟随穿戴者进行转向，根据处于摆动状态的机械腿的最终落足点和外肢体机器人的当前摆动相位，计算得到处于摆动状态的机械腿的运动轨迹，使得外肢体机器人最终能跟随穿戴者的移动方向进行快速移动，适时适应穿戴者的灵活移动性，穿戴者的从而解决了现有的外肢体机器人跟随穿戴者移动时无法适配穿戴者的运动方向和运动速度的问题。
1.一种外肢体机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的外肢体机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，所述根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息、当前摆动相位，以及所述人机交互处的当前交互位置信息，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的平衡落足点，包括：
3.如权利要求2所述的外肢体机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，所述根据所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度和当前角速度，所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置，以及所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，计算得到所述穿戴者的运动速度，包括：
4.如权利要求1所述的外肢体机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，所述根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息、当前速度信息，以及所述人机交互处的当前交互位置信息，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的落足点转向补偿，包括：
5.如权利要求4所述的外肢体机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，所述根据所述外肢体机器人的当前整体位置信息中的当前质心位置和所述人机交互处的当前交互位置信息中的交互点位置，计算得到所述外肢体机器人在切向方向的期望速度，包括：
6.如权利要求4所述的外肢体机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，所述根据所述外肢体机器人在切向方向的期望速度和所述外肢体机器人的当前速度信息中的当前线速度，计算得到处于摆动状态的所述机械腿的落足点转向补偿，包括：
7.如权利要求1-6任一项所述的外肢体机器人的运动轨迹规划方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.一种外肢体机器人的运动轨迹规划装置，其特征在于，包括：
9.一种外肢体机器人的运动轨迹规划设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
