几何参数与关节零位自标定方法、装置、电子设备及介质

摘要

本发明公开了一种几何参数与关节零位自标定方法、装置、电子设备及介质，具体可以用于对足式机器人各个构件的尺寸参数以及驱动关节零位进行标定，提高机器人的定位与控制精度。所述方法通过使用一块尺寸参数明确的标定板，将机器人足部固定其上，通过调节机器人的关节位置，利用放置于机器人身体上的惯性测量单元以及关节读数，在建立机器人标定模型的基础上，即可实现对机器人结构尺寸参数与关节零位的标定。本发明具有低成本及操作简便等优势，适用于对具有不同构型、不同腿足数目的机器人进行参数标定。

权利要求

1.一种几何参数与关节零位自标定方法，该方法用于足式机器人的几何参数与关节零位自标定，其特征在于，该方法包括：获取所述足式机器人身体的姿态以及关节位置数据，其中所述足式机器人足部被固定在标定板上；

根据所述身体的姿态以及关节位置数据，分别构建足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型、足式机器人身体到足部之间的第一位姿误差模型以及足式机器人各足部之间的第二位姿误差模型，其中所述运动学正解模型用于根据身体的姿态以及关节位置数据求解对应的足部位姿，所述第一位姿误差模型用于描述所对应的腿部连杆尺寸误差以及运动关节零位误差到足部位姿误差的传递关系；所述第二位姿误差模型用于描述不同足部之间的受对应腿部连杆尺寸误差以及运动关节零位误差影响的位姿误差关系；

基于所述的运动学正解模型、第一位姿误差模型和第二位姿误差模型，利用多组位形下足式机器人身体的姿态以及关节位置数据，对足式机器人几何参数与关节零位进行辨识计算，直至残差收敛至给定阈值或迭代计算已收敛，最终得到关节零位及几何参数。

2.根据权利要求1所述的一种几何参数与关节零位自标定方法，其特征在于，所述的标定板上加工有与所述足式机器人足部数量相同的定位部，用于连接足式机器人足部，且标定出足部的位置关系。

3.根据权利要求1所述的一种几何参数与关节零位自标定方法，其特征在于，构建足式机器人身体到足部之间的第一位姿误差模型的步骤，包括：对于每条腿，根据机器人腿部构件的几何尺寸参数以及运动关节的位置信息，构建出腿部构件的腿部连杆尺寸误差与运动关节零位误差到对应的足部位姿误差的传递关系，该传递关系为第一位姿误差模型。

4.根据权利要求1所述的一种几何参数与关节零位自标定方法，其特征在于，构建足式机器人各足部之间的第二位姿误差模型的步骤，包括：通过标定板获得预定的两个足部的真实位姿关系，同时利用所述运动学正解模型获得这两个足部的理论位姿关系，以这两个足部的真实位姿与理论位姿的差值最小为优化目标，构建对应腿部连杆尺寸误差与运动关节零位误差到足部位姿误差的传递关系，该传递关系为第二位姿误差模型。

5.一种几何参数与关节零位自标定装置，该装置用于足式机器人，其特征在于，包括：获取单元，用于获取所述足式机器人身体的姿态以及关节位置数据，其中所述足式机器人足部被固定在标定板上；

模型构建单元，用于根据所述身体的姿态以及关节位置数据，分别构建足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型、足式机器人身体到足部之间的第一位姿误差模型以及足式机器人各足部之间的第二位姿误差模型，其中所述运动学正解模型用于根据身体的姿态以及关节位置数据求解对应的足部位姿，所述第一位姿误差模型用于描述所对应的腿部连杆尺寸误差以及运动关节零位误差到足部位姿误差的传递关系；所述第二位姿误差模型用于描述不同足部之间的受对应腿部连杆尺寸误差以及运动关节零位误差影响的位姿误差关系；

计算单元，用于基于所述的运动学正解模型、第一位姿误差模型和第二位姿误差模型，利用多组位形下足式机器人身体的姿态以及关节位置数据，对足式机器人几何参数与关节零位进行辨识计算，直至残差收敛至给定阈值，最终得到关节零位及几何参数。

6.根据权利要求5所述的一种几何参数与关节零位自标定装置，其特征在于，所述的标定板上加工有与所述足式机器人足部数量相同的定位部，用于连接足式机器人足部，且标定出足部的位置关系。

7.根据权利要求5所述的一种几何参数与关节零位自标定装置，其特征在于，构建足式机器人身体到足部之间的第一位姿误差模型，包括：对于每条腿，根据机器人腿部构件的几何尺寸参数以及运动关节的位置信息，构建出腿部构件的腿部连杆尺寸误差与运动关节零位误差到对应的足部位姿误差的传递关系，该传递关系为第一位姿误差模型。

8.根据权利要求5所述的一种几何参数与关节零位自标定装置，其特征在于，构建足式机器人各足部之间的第二位姿误差模型，包括：通过标定板获得预定的两个足部的真实位姿关系，同时利用所述运动学正解模型获得这两个足部的理论位姿关系，以这两个足部的真实位姿与理论位姿的差值最小为优化目标，构建对应腿部连杆尺寸误差与运动关节零位误差到足部位姿误差的传递关系，该传递关系为第二位姿误差模型。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1‑4任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1‑4中任一项所述的方法。

说明书

几何参数与关节零位自标定方法、装置、电子设备及介质

技术领域

[0001] 本发明涉机器人及参数辨识领域，尤其涉及一种几何参数与关节零位自标定方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

[0002] 在移动机器人中，足式机器人在地形适应能力方面具有显著优势，具备复杂地面行走、躲避障碍等能力，但存在控制难度高、运动稳定性差等问题。对足式机器人进行高精
度控制是实现其稳定运动的关键问题。然而，受到机械加工、装配等方面误差的影响，足式
机器人的几何参数、运动关节零位与其设计值之间都会存在偏差，在此基础上对机器人进
行运动解算，必然会导致足部的位姿偏差。因此，有必要对足式机器人的几何参数与关节零
位进行校准，提高足部的定位精度，为机器人的稳定控制奠定基础。

[0003] 经过对现有技术的检索发现，目前对足式机器人几何参数与关节零位的标定手段较少，且少数该方面的技术手段多针对机器人中的驱动关节进行标定，缺乏整体性考量，从
而由构件尺寸参数造成的定位误差难以被控制系统补偿。比如，中国专利申请公布号
CN110374961A，公开了一种足式机器人液压作动器自标定装置及标定方法，用于单独对机
器人的驱动系统进行标定；中国专利申请公布号CN107065558A，公开了一种基于机身姿态
角度校正的六足机器人关节角度标定方法，用于对六足机器人的关节角度偏差进行标定。

发明内容

[0004] 本发明实施例的目的是提供一种几何参数与关节零位自标定方法、装置、电子设备及介质，以至少解决相关技术中标定参数考虑不完善、标定方法通用性不强的问题。

[0005] 为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

[0006] 根据本发明实施例的第一方面，提供一种几何参数与关节零位自标定方法，该方法用于足式机器人的几何参数与关节零位自标定，该方法包括：获取所述足式机器人身体
的姿态以及关节位置数据，其中所述足式机器人足部被固定在标定板上；根据所述姿态以
及关节位置数据，分别构建足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型、足式机器人身
体到足部之间的第一位姿误差模型以及足式机器人各足部之间的第二位姿误差模型，其中
所述运动学正解模型用于根据身体的姿态以及关节位置数据求解对应的足部位姿，所述第
一位姿误差模型用于描述所对应的腿部连杆尺寸误差以及运动关节零位误差到足部位姿
误差的传递关系；所述第二位姿误差模型用于描述不同足部之间的受对应腿部几何参数偏
差以及关节零位偏差影响的位姿误差关系；基于所述的运动学正解模型、第一位姿误差模
型和第二位姿误差模型，利用多组位形下足式机器人的姿态以及关节位置数据，对足式机
器人几何参数与关节零位进行辨识计算，直至残差收敛至给定阈值或迭代计算已收敛，最
终得到的关节零位及几何参数。

[0007] 根据本发明实施例的第二方面，提供一种几何参数与关节零位自标定装置，该装置用于足式机器人，包括：获取单元，用于所述获取足式机器人身体的姿态以及关节位置数
据，其中所述足式机器人被安装在标定板上；模型构建单元，用于根据所述姿态以及关节位
置数据，分别构建足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型、足式机器人身体到足部
之间的第一位姿误差模型以及足式机器人各足部之间的第二位姿误差模型，其中所述运动
学正解模型用于根据身体的姿态以及关节位置数据求解对应的足部位姿，所述第一位姿误
差模型用于描述所对应的腿部连杆尺寸误差以及运动关节零位误差到足部位姿误差的传
递关系；所述第二位姿误差模型用于描述不同足部之间的受对应腿部几何参数偏差以及关
节零位偏差影响的位姿误差关系；计算单元，用于基于所述的运动学正解模型、第一位姿误
差模型和第二位姿误差模型，利用多组位形下足式机器人的姿态以及关节位置数据，对足
式机器人几何参数与关节零位进行辨识计算，直至残差收敛至给定阈值，最终得到的关节
零位及几何参数。

[0008] 根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使
得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。

[0009] 根据本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

[0010] 根据以上技术方案，本发明实施例的有益效果如下：在仅依靠一块标定板的情况下，所建立的几何与关节零位误差与位姿误差的传递关系模型，可以同时考虑机器人构件
的几何尺寸误差与驱动关节零位误差对机器人定位精度的影响，在通过获取多个位形下机
器人的身体姿态及关节位置信息的情况下，即可同步完成机器人构件的几何参数及驱动关
节零位自标定，通过将标定后的结果补偿到控制系统中，即可提高机器人足部的定位精度，
提高机器人运动控制效果。

附图说明

[0011] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0012] 图1是根据一示例性实施例示出的一种几何参数与关节零位自标定方法的流程图。

[0013] 图2是根据一示例性实施例示出的双足机器人结构示意图。

[0014] 图3是根据一示例性实施例示出的标定板示意图。

[0015] 图4是根据一示例性实施例示出的双足机器人结构示意图。

[0016] 图5是根据一示例性实施例示出的几何参数与关节零位的辨识计算流程图。

[0017] 图6是根据一示例性实施例示出的一种几何参数与关节零位自标定装置的框图。

具体实施方式

[0018] 下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体
实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0019] 实施例1：

[0020] 图1是根据一示例性实施例示出的一种几何参数与关节零位自标定方法的流程图，参考图1，本实施例提供一种几何参数与关节零位自标定方法，该方法用于足式机器人
的几何参数与关节零位自标定，该方法包括以下步骤：

[0021] 步骤S101，获取足式机器人身体的姿态以及关节位置数据，其中所述足式机器人被安装在标定板2上；

[0022] 具体地，图2是根据一示例性实施例示出的双足机器人结构示意图，图3是根据一示例性实施例示出的标定板示意图，图4是根据一示例性实施例示出的双足机器人结构示
意图。所述的标定板上加工有与所述足式机器人足部数量相同的定位部，用于连接足式机
器人足部，且标定出足部的位置关系。需要说明的是，所述的足式机器人形式包括但不限于
双足、四足、六足等构型，足部与身体之间由运动关节与连杆相继连接而成；以某双足机器
人为例，如图1‑3所示，其身体7分别与左足部14和右足部16之间依次通过第一运动关节8、
第二运动关节9、第三运动关节10、第一连杆11、第四运动关节12、第二连杆13和第五运动关
节15连接，其中，第一运动关节8、第二运动关节9和第三运动关节10整体构成足式机器人的
髋关节，第四运动关节12为膝关节，第五运动关节15为踝关节；标定板上具有高精度加工而
成的且与机器人足部数量相同的用于连接机器人足部的第一定位部3和第二定位部5，并分
别在其上建立左足部坐标系4与右足部坐标系6，第一定位部3和第二定位部5之间具有精确
的位置关系，并通过包含但不限于螺栓的连接方式与机器人左足部14和右足部16刚性连
接。并定义坐标系 相对于 具有精确的位姿关系 。

[0023] 在获取足式机器人身体的姿态以及关节位置数据前，需要将所述足式机器人足部安装在所述的标定板上，其中获取足式机器人身体的姿态数据的步骤，包括：

[0024] 通过传感器读取足式机器人身体姿态信息，该传感器包括但不限于惯性测量单元；定义由传感器读出的身体姿态相对于全局坐标系的坐标 为：

[0025]

[0026] 其中， 分别表示足式机器人身体坐标系相对于全局坐标系的转动RPY欧拉角，则身体坐标系相对于全局坐标系的姿态矩阵 表示为：

[0027]

[0028] 其中， 表示沿x轴转动 角度的姿态矩阵， 表示沿z轴转动 角度的姿态矩阵， 表示沿y轴转动 角度的姿态矩阵； ， ， ， ， ，
分别表示 ， 的缩写；

[0029] 定义机器人身体坐标系相对于全局坐标系的位置矢量 为：

[0030]

[0031] 其中，x、y、z分别表示机器人身体坐标系相对于全局坐标系x、y、z轴方向的位置坐标。

[0032] 获取足式机器人身体的关节位置数据的步骤，包括：

[0033] 通过安装于运动关节上的传感器读取足式机器人第i条腿的运动关节位置信息，该传感器包括但不限于编码器、光栅尺等；并将每条腿中的运动关节位置信息 合并并写
成向量的形式：

[0034]

[0035] 其中 表示第i条腿第n个运动关节位置信息。

[0036] 步骤S102，根据所述姿态以及关节位置数据，分别构建足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型、足式机器人身体到足部之间的第一位姿误差模型以及足式机器人各
足部之间的第二位姿误差模型，其中所述运动学正解模型用于根据身体的姿态以及关节位
置数据求解对应的足部位姿，所述第一位姿误差模型用于描述所对应的腿部连杆尺寸误差
以及运动关节零位误差到足部位姿误差的传递关系；所述第二位姿误差模型用于描述不同
足部之间的受对应腿部几何参数偏差以及关节零位偏差影响的位姿误差关系；

[0037] 具体地，构建足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型的步骤，所述的运动学正解模型的建模方法包括但不限于闭环矢量法、D‑H参数法以及指数积方法，本实例采用
以下方法为例，包括：

[0038] 对于每条腿，根据机器人腿部构件的几何尺寸参数以及运动关节的位置信息，推导出对应的足部相对于机器人身体坐标系的位置及姿态信息。

[0039] 对于第i条腿，足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型表示为：

[0040]

[0041] 其中， 表示足式机器人身体与足部之间的运动学正解函数； 表示第i个足部相对于全局坐标系的位姿矢量，由位置与姿态矢量构成，即 ，其
中 与  分别表示第i个足部相对于全
局坐标系的位置及姿态矢量， 表示位置分量，
表示描述姿态的欧拉角；表示第i条腿中各构件的几何参数构成的矢量；
表示足式机器人身体坐标系相对于全局坐标系的位姿矢量。

[0042] 构建足式机器人身体到足部之间的第一位姿误差模型的步骤，包括：

[0043] 对于每条腿，根据机器人腿部构件的几何尺寸参数以及运动关节的位置信息，构建出腿部构件的几何尺寸误差与运动关节零位偏差到对应的足部的姿态偏差的传递关系，
该传递关系为第一位姿误差模型。

[0044] 具体地，足式机器人身体到足部之间的姿态误差模型表示为：

[0045]

[0046] 其中， 表示足部理论与实际位姿之间的偏差， 表示 对应的误差参数， 为第i条腿中关节的零位偏差， 分别表示 与足部位
姿偏差的传递关系矩阵；

[0047] 除去与位置误差有关的参数，最终用于标定的第一位姿误差模型表示为：

[0048]

[0049] 其中， 表示标定板上足部定位装置坐标系在全局坐标系下的姿态矢量，为通过运动学计算得到的足部相对于全局坐标系的姿态矢量， 分别表示3维单位
矩阵及三维零矩阵。

[0050] 构建足式机器人各足部之间的第二位姿误差模型的步骤，包括：

[0051] 通过标定板可以获得预定的两个足部的真实位姿关系，同时利用这两个足部所对应腿部的运动学正解模型获得对应足部的理论位姿关系，以这两个足部的真实位姿与理论
位姿的差值最小为优化目标，构建对应腿部几何参数误差与关节零位误差到足部位姿误差
的传递关系，该传递关系为第二位姿误差模型。

[0052] 具体地，足部之间的位姿误差模型表示为：

[0053]

[0054] 其中， 表示身体相对于世界坐标系的齐次变换矩阵， 表示第i个足部位姿相对于身体坐标系的齐次变换矩阵，

[0055]

[0056] 分别表示第i个足部相对于身体坐标系的姿态矩阵与位置矢量； 表示第j个足部相对于第i个足部的位姿关系中实际值与理论值之间的偏差， 表示标定
板中足j相对于足i的位姿关系矢量，为标定板的设计值， 表示通过运动学正解计算得到
足j相对于足i的位姿关系矢量， 对应的齐次变换矩阵可通过 计算得出；

[0057]

[0058] 第二位姿误差模型中，函数 表示齐次变换矩阵 的伴随表征，

[0059]

[0060] 其中，为位置向量 的反对称矩阵表征，写作：

[0061]

[0062] x、y、z分别表示三维矢量 中的元素。第二位姿误差模型中的 分别表示与足部位姿偏差的传递关系矩阵， 表示 对应的误差参数， 为
对应的零位偏差。

[0063] 此外，为保证姿态误差模型中误差传递矩阵的线性独立性，一般i、j选作相邻的腿足，即假设机器人为n足，则存在n‑1个足间位姿误差模型；与足部误差模型不同，由于标定
板各足部之间具有高精度的位姿关系，并且 的误差模型中描述的是两个足部之间的
位姿关系，实际上不包含足式机器人身体的位置及姿态信息，因此 的六维位姿误差
参数全部可得。将足式机器人中所有腿部对应的第一姿态误差模型和第二姿态误差模型写
作矩阵形式，即可得到用于进行足式机器人几何参数与关节零位自标定的误差模型，最终
可以写作下述形式为：

[0064]

[0065] 其中， 由 与 构成， 与 为对应于 与 的组合。

[0066] 以下以双足机器人为例，来对该步骤S103做进一步的详细说明。

[0067] 在该实施例中，足式机器人的运动学正解模型采用D‑H参数法构建。考虑到位姿误差模型构建时传统D‑H参数在处理相邻关节轴线平行时会出现奇异的情况，因此采用改进
的D‑H方法（相邻关节轴线非平行时使用）与Hayati模型（相邻关节轴线平行时使用）分别构
建，最终，本实施例中的运动学正解模型共包括3类位姿传递模型用以描述相邻构件的状
态，即：

[0068]

[0069] 其中， 与 分别表示移动与转动变换，括号中的第一个变量表示运动的参考轴线，第二个变量表示具体运动量； 表示机身坐标系到第一个运动关节8的
位姿传递关系，a、b、c表示沿对应轴线的平移量， 表示沿对应轴线的转动量，
表示运动关节8的运动量； 表示改进的D‑H方法描述的坐标系间姿态变换关系， 、 
a、 、 表示对应的D‑H参数； 表示Hayati模型描述的坐标系间姿态变换关系，
表示对应的D‑H参数；根据实施例中足式机器人相邻关节的几何关系，可
以得到足式机器人的正向运动学模型为：

[0070]

[0071] 其中，函数 表示将齐次变换矩阵 转换为对应的欧拉角及位置坐标的函数；定义对应的D‑H参数如表1所示。可以看出，本机器每条腿共包含21个几何参数以及5个
关节零位参数，因此需要标定的参数总计为52个，即至少需要6个位形可以实现机器人的标
定计算。但是，一般情况下，为保证足够好的标定效果，用于标定的位形数目最好要远大于
所需要的最小数目，并尽量覆盖机器人的全部工作空间。

[0072] 表1：实施例中用于运动学正解的D‑H参数

[0073]

[0074] 其中， 分别表示第i条腿中身体到关节8，关节8到关节9，关节9到关节10，关节10到关节12，关节12到关节15的位姿传递关系
矩阵，下角标字母即代表所采用的具体D‑H建模方法，后续参数为对应方法中的参数，具体
包括几何参数、关节零位参数以及关节运动参数。

[0075] 构建机器人第一及第二位姿误差模型的基础是获取相邻构件或运动关节坐标系之间的误差传递关系，根据 的定义，可以将其对应的位姿误差模型写作：

[0076]

[0077] 其中，

[0078]

[0079] 表示对应的几何参数误差， 表示关节零位偏差。几何、关节零位偏差与位姿误差传递关系的具体表述可通过下式得到

[0080]

[0081]  在此基础上，足式机器人的第一位姿误差模型可以写作：

[0082]

[0083] 其中，

[0084]

[0085] 上式中， 为6维单位矩阵， 中的矩阵可根据所对应几何、关节零位偏差与位姿误差传递关系矩阵得到。

[0086] 根据上述结果，可得足14与足16之间的第二位姿误差传递模型为：

[0087]

[0088] 将上述两种误差模型合并，即可得到用于进行足式机器人几何参数与关节零位自标定的误差模型：

[0089]

[0090] 其中，误差模型中的各部分可以写作：

[0091]

[0092] 步骤S103，基于所述的运动学正解模型、第一位姿误差模型和第二位姿误差模型，利用多组位形下足式机器人的姿态以及关节位置数据，对足式机器人几何参数与关节零位
进行辨识计算，直至残差收敛至给定阈值或已收敛，最终得到的关节零位及几何参数即为
标定结果。图5是根据一示例性实施例示出的几何参数与关节零位的辨识计算流程图。具体
过程可参照图5所示并如下文所述：

[0093] （1）开始：完成准备工作，包括1）建立机器人的运动学正解模型，以及第一位姿误差模型、第二位姿误差模型；2）将机器人左右足部分别固定于标定板的第一定位部3和第二
定位部5，并保证标定板相对于全局坐标系出于静止状态；3）使用惯性测量单元测得足部固
定装置的姿态向量 ，并通过设计图纸，得到标定板上足部固定装置2相对于1的位姿
矢量 ；

[0094] （2）机器人名义几何及关节零位参数定义：确定机器人的理论（名义）几何与关节零位参数，该值也是机器人进行标定时参数辨识计算的初值；

[0095] （3）标定实验数据获取：控制足式机器人运动到不同位形，待静止后测得关节位置信息 和身体姿态 ；根据本发明中所述的第一位姿误差模型及第二位姿误差模型，每个位
形下可以获得 个约束方程，标定的基本要求是约束方程的数目不少于所要标定的
几何与关节零位参数数目；

[0096] （4）当前参数下的标定模型计算：通过机器人的运动学正解模型计算得到第m个位形下两个足部相对于世界坐标系的位姿矢量 ；在此基础上，根据第一位姿误
差模型及第二位姿误差模型，可以得到用于标定迭代计算的模型，即：

[0097]

[0098] 其中，下角标k表示此次模型处于第k次的迭代计算过程中，在第一次迭代时，模型中的几何及关节零位参数即为机器人的设计值。

[0099] （5）偏差评价：根据计算得到偏差值，判断是否满足实际精度要求，如满足，则完成标定；若不满足，则进行参数辨识计算；

[0100] （6）参数辨识计算：

[0101]

[0102] （7）更新几何及关节零位参数：

[0103]

[0104] （8）当前参数下机器人运动学正解计算：机器人几何及关节零位参数更新后，重新计算所有标定位形下两个足部相对于世界坐标系的位姿矢量 ；

[0105] （9）重复上述（4）‑（8）过程，直至满足偏差评价要求或迭代计算已收敛，即完成整个标定过程，最终得到的几何与关节零位参数即为标定结果。

[0106] 与前述的几何参数与关节零位自标定方法的实施例相对应，本申请还提供了一种几何参数与关节零位自标定装置的实施例。图6是根据一示例性实施例示出的一种几何参
数与关节零位自标定装置的框图，该装置用于足式机器人，该装置包括：

[0107] 获取单元21，用于所述获取足式机器人身体的姿态以及关节位置数据，其中所述足式机器人被安装在标定板上；

[0108] 模型构建单元22，用于根据所述姿态以及关节位置数据，分别构建足式机器人身体与足部之间的运动学正解模型、足式机器人身体到足部之间的第一位姿误差模型以及足
式机器人各足部之间的第二位姿误差模型，其中所述运动学正解模型用于根据身体的姿态
以及关节位置数据求解对应的足部位姿，所述第一位姿误差模型用于描述所对应的腿部连
杆尺寸误差以及运动关节零位误差到足部位姿误差的传递关系；所述第二位姿误差模型用
于描述不同足部之间的受对应腿部几何参数偏差以及关节零位偏差影响的位姿误差关系；

[0109] 计算单元23，用于基于所述的运动学正解模型、第一位姿误差模型和第二位姿误差模型，利用多组位形下足式机器人的姿态以及关节位置数据，对足式机器人几何参数与
关节零位进行辨识计算，直至残差收敛至给定阈值，最终得到的关节零位及几何参数。

[0110] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0111] 在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

[0112] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为
一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或
者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互
之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连
接，可以是电性或其它的形式。

[0113] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个
单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0114] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单
元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0115] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上
或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式
体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机
设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或
部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存
储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的
介质。

[0116] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。