具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

实际应用过程中，对于既定轨迹的行使，通常会规划出一条运动曲线，然后沿既定的运动曲线进行速度控制，但是实际应用中，通常会出现实际的行走速度与规划的速度不符，因此需要重新规划行走的运动曲线，以避免沿原始的运动曲线进行速度控制出现超调或者速度陡变。示例性的，对于S型的运动曲线，可将其运动曲线通常会分为加加速段，匀加速段，加减速段，匀速段，加减速段，匀减速段，减减速段多个运动段；其中每个阶段的加速度、加加速度、速度等均呈阶段性的规律变化。因此，对于此类分为多运动段的运动曲线，对于每一运动段，通常通过修改对应运动段的运动系数k进行速度控制。以其中一个运动段为例，其可以通过如下公式表示：

s'＝s (1)

v'＝vm×k (2)

a'＝am×k² (3)

j'＝jm×k³ (4)

其中，s、vm、am、jm分别表示运动曲线的最大位移、最大速度、最大加速度以及最大加速度；s'、v'、a'、j'表示对应运动段的最大位移、最大速度、最大加速度以及最大加速度。当速度发生改变后，如采用当前的加速度进行重新规划，会破坏运动的整体性，且计算极为复杂。基于此，本申请提供一种在线速度调整方法、设备、装置及存储介质，可以缩短当前运动段的速度过渡调整时间，实现更高效率的速度调整。

如图1所示，本申请提供一种速度调整单元，包括：

参数获取模块110，参数获取模块110用于获取规划的第二运动系数、当前时刻的第一运动系数、约束参数；

规划模块120，规划模块120用于根据第二运动系数、第一运动系数进行五阶多项式规划得到目标线段，根据约束参数校验目标线段的合法性，将合法的目标线段设置为过渡曲线，若目标线段不合法，则重新规划得到合法的目标线段作为过渡曲线；根据第一运动系数、过渡曲线得到速度调整曲线。

其中，规划模块120与参数获取模块110电连接，速度调整单元可以为一单独的设备，也可以为一独立的芯片或模块。第一运动系数为实时检测的。在一些实施例中，如图1所示，速度调整单元还包括检测模块130，检测模块130用于实时检测第一运动系数即当前时刻的k'。在另一些实施例中，可以通过其他设备或装置将检测得到的第一运动系数发送给参数获取模块110。

其中，速度调整曲线包括过渡曲线以及新规划的第一运动曲线，第一运动曲线为起始速度为0、加速度为0的S型曲线。调整时，先根据过渡曲线进行速度调整直至运动至过渡曲线与第一运动曲线的衔接处的时间点，然后根据第一运动曲线进行当前时刻的速度调整。需说明的是，当在根据第一运动曲线进行调整的过程中再次出现速度偏差时，可以以第一运动曲线为初始规划曲线，重新进行过渡曲线以及新的第一运动曲线的规划。

本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的速度调整单元并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图2所示，本申请还提供一种机器人，包括调速模块100以及控制器200，其中调速模块100集成了如图1所示的速度调整单元的功能，输出速度调整曲线。控制器200用于根据速度调整曲线调整机器人行走的速度。

本申请还提供一种在线速度调整方法，可应用于上述速度调整单元、调速模块。

如图3所示，方法包括：

步骤S100、获取机器人在当前时刻的第一运动系数以及规划的第二运动系数。

若第一运动系数不等于第二运动系数，则根据第一运动系数、第二运动系数，得到速度调整曲线。

其中，根据第一运动系数、第二运动系数，得到速度调整曲线，包括：

步骤S210、根据第一运动系数进行曲线重规划，得到第一运动曲线。

需说明的是，第一运动曲线，其规划方式与第二运动系数对应的第二运动曲线的规划相同，与第二运动曲线均为起始加速度为0、起始速度为0的S型曲线，如Double S速度曲线(双S型速度曲线)；对于第一运动曲线而言，其运动过程中的速度、位移、加速度、加加速度均可参照公式(1)～公式(4)表示。

因此，示例性的，参照公式(1)～公式(4)，根据第一运动系数k'能得到为起点到终点的距离s'、速度限度v'、加速度限度a'、加加速限度j'；此时根据k'、v'、a'、j'以及起止点的速度为0、加速度为0、加加速度为0进行重规划，得到第一运动曲线。

步骤S220、根据第二运动系数、第一运动曲线，选取第一时刻作为待规划的过渡曲线的结束时刻。

需说明的是，第一时刻的选取范围为第一运动曲线上从当前时刻至整个运动曲线结束时刻之间任一运动段结束的时刻。其实现整个运动段的规划，不破坏运动的整体性。

步骤S230、根据机器人在第一时刻的第一运动参数、当前时刻的第二运动参数，通过五阶多项式得到从当前时刻到第一时刻的目标线段。

需说明的是，第一运动参数包括第一位移、第一速度、第一加速度及第一加加速度。

需说明的是，五阶多项式规划得到目标线段是平滑的，其速度、加速度、加加速度不会出现陡变，其速度计算更为简单，响应更快。

步骤S240、获取约束参数。

步骤S250、通过约束参数校验目标线段的合法性，若目标线段合法，则将目标线段作为过渡曲线，并根据过渡曲线、第一运动曲线得到速度调整曲线；其中速度调整曲线用于调整机器人的速度。

示例性的，假设在C时刻点处发生速度偏移，A为第二运动系数对应的第二运动曲线对应的路径的起始时刻，B为最终期望到达的终点的时刻点，D为过渡曲线结束时的第一时刻，则不断选取D点，直至C->D通过五阶多项式进行规划得到的目标线段满足约束参数的条件，此时，过渡曲线为C->D时间段内的目标线段，其运动可通过位移曲线、速度曲线、加速度曲线以及加加速度曲线表示，以实时调整对应时刻的速度参数。此时，速度调整曲线为C->D以及D->B的曲线；此时，整个运动过程的曲线为A->C->D->B，其中A->C为第二运动曲线对应的运动段；C->D为过渡曲线，D->B为第一运动曲线中对应的运动段。

步骤S260、若目标线段不合法，则重新确定第一时刻以重新规划得到过渡曲线。

需说明的是，重新确定第一时刻后，会参照步骤S230、S240得到合法的目标线段作为过渡曲线。

需说明的是，当再次发生速度偏移时，第二运动系数为速度调整曲线中第一运动曲线在速度偏移时的运动系数。此时，参照步骤S100、S210～S260得到新的速度调整曲线。

因此，通过第一运动系数重新规划得到的加速度为0的第一运动曲线，相对于加速度不为0的曲线规划更为简单。同时，通过五阶多项式得到过渡曲线，再利用五阶多项式得到过渡曲线的速度变化具有平滑性的特点，使得从初始规划的曲线到过渡曲线到重规划的第一曲线的整个过程是平滑的，不会破坏运动的整体性。因此，通过本申请的方案进行速度调控可以保证整个运动过程其速度调整是平滑过渡的，保证运动的完整性的同时用于调整的速度计算更加简单。

可理解为，如图4所示，对于包括多个运动段的第一运动曲线；步骤S220包括：

步骤S221、获取当前时刻下第二运动系数对应的运动段的第一运动段类型。

步骤S222、将第一运动曲线中与第一运动段类型相同的运动段的结束时刻作为第一时刻。

需说明的是，S型曲线规划会根据运动的距离长短，最大速度，最大加速度等参数，规划出一条加减速的运动曲线，对于运动曲线而言，如果是七段(加加速段，匀加速段，减加速段，匀速段，加减速段，匀减速段，减减速段)都有运动时间，则可分为七个运动段；如果是匀加速段或者匀减速段的时间为0，则是只有六个运动段或五个运动段；如匀加速段、匀减速段、匀速段时间为0，则为4个运动段。具体的根据计算出的时间是否为0，确定速度规划出的段数。

示例性的，对于第二运动系数而言，假设规划的第二运动曲线的完整运动过程的运动段有3段，分别为Type1，Type2，Type3；其中，第二运动系数为控制Type2的速度的运动系数，重规划后，对于第一运动曲线而言，其完整的运动过程的运动段有5段，分别为Type1'，Type2'，Type3'，Type4'，Type5'；则在第一运动曲线中选取与Type2类型一致的运动段Type3'(如Type2、Type3'均为加速段)，此时，第一时刻为Type3'的结束时刻。

示例性的，假设规划的第二运动曲线的完整运动过程的运动段分为Type1，Type2，Type3，Type4四段，第二运动曲线运动段为Type1'，Type2'，Type3'，Type4'，且每一运动段的运动段类型一一对应；则当速度偏移时刻在Type1中时，第一时刻为Type1'的结束时刻。

示例性的，对于第二运动系数而言，假设规划的第二运动曲线的完整运动过程的运动段分为Type1，Type2，Type3，Type4，Type5，Type6，Type7；第二运动曲线运动段为Type1'，Type2'，Type3'，Type4'，Type5'，Type6'，Type7'，且每一运动段的运动段类型一一对应；则当速度偏移时刻在Type2中时，第一时刻为Type2'的结束时刻。此时，通过这种方式得到过渡曲线后，可以对整个运动段进行速度规划，保证运动的整体性。

可理解为，如图5所示，目标线段包括位移曲线、速度曲线、加速度曲线以及加加速度曲线；步骤S230，包括：

步骤S231、建立第一表达式，第一表达式表征目标线段对应的过渡时间与第一运动参数、第二运动参数之间的关系。

需说明的是，假定当前时刻i的第二运动参数w_i＝(S_i,V_i,A_i,J_i)，第一运动参数为w_e＝(S_e,V_e,A_e,J_e)，则第一表达式为T＝2×(S_e-S_i)/(V_i+V_e)。其中T为过渡时间。

步骤S232、根据第一表达式、第一运动参数、第二运动参数、预设的五阶多项式，得到五阶多项式的若干参数解。

示例性的，预设的五阶多项式如下：

s(t)＝a₀+a₁(t-t₀)+a₂t(t-t₀)²+a₃(t-t₀)³+a₄(t-t₀)⁴+a₅(t-t₀)⁵ (5)

v(t)＝a₁+2a₂(t-t₀)+3a₃(t-t₀)²+4a₄(t-t₀)³+5a₅(t-t₀)⁴ (6)

acc(t)＝2a₂+6a₃(t-t₀)+12a₄(t-t₀)²+20a₅(t-t₀)³ (7)

jerk(t)＝6a₃+24a₄(t-t₀)+60a₅(t-t₀)² (8)

将w_i＝(S_i,V_i,A_i,J_i)、w_e＝(S_e,V_e,A_e,J_e)分别代入上述公式，求解得到：

a₀＝s_i

a₁＝v_i

其中，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为参数解。

步骤S233、根据若干参数解、五阶多项式，分别得到位移曲线、速度曲线、加速度曲线以及加加速度曲线。

需说明的是，将a₁、a₂、a₃、a₄、a₅代入公式(5)～(8)，即可得到位移与时间的方程式，即位移曲线；速度与时间的方程式，即速度曲线；加速度与时间的方程式，即加速度曲线；加加速度与时间的方程式，即加加速度曲线。

可理解为，如图6所示，约束参数包括：约束时间、约束速度、约束加速度；步骤S250中通过约束参数校验目标线段的合法性，包括：

步骤S251、计算加加速度曲线对应的第一实数根。

示例性的，根据公式(8)：jerk(t)＝6a₃+24a₄(t-t₀)+60a₅(t-t₀)²可知，公式(8)存在两个对应时间的第一实数根，假定分别为rj1、rj2。

步骤S252、若第一实数根合法，则将第一实数根输入到加速度曲线中，得到第一实数根对应的第二实数根。

需说明的是，合法表示rj1、rj2存在，且rj1、rj2满足(0，T]。示例性的，若rj1∈(0，T]，则将rj1输入公式(7)：acc(t)＝2a₂+6a₃(t-t₀)+12a₄(t-t₀)²+20a₅(t-t₀)³得到acc1。若rj2∈(0，T]，则将rj2输入公式(7)得到acc2。

步骤S253、若第二实数根小于等于约束加速度，则判定目标线段不合法。

示例性的，假定约束加速度为Amax，则若abs(acc2)＞Amax且abs(acc1)＞Amax，则目标线段合法，否则需要重新确定第一时刻以重新规划得到合法的目标线段作为过渡曲线。

步骤S254、若第二实数根大于约束加速度，则根据速度曲线的合法性，判断目标线段的合法性。

速度曲线的合法表示该速度曲线中的速度均超过约束速度。

可理解为，如图7所示，步骤S254包括：

步骤S2541、计算加速度曲线对应的第三实数根。

示例性的，根据公式(7)：acc(t)＝2a₂+6a₃(t-t₀)+12a₄(t-t₀)²+20a₅(t-t₀)³可知，公式(7)存在三个对应时间的第三实数根，假定分别为ra1、ra2、ra3。

步骤S2542、若第三实数根合法，则将第三实数根输入到速度曲线中，得到第三实数根对应的第四实数根。

需说明的是，合法表示第三实数根：ra1、ra2、ra3存在，且ra1、ra2、ra3满足(0，T]。示例性的，若ra1∈(0，T]，则将ra1输入公式(6)得到v1。若ra2∈(0，T]，则将ra2输入公式(6)得到v2。若ra3∈(0，T]，则将ra3输入公式(6)得到v3。

步骤S2543、若第四实数根小于等于约束速度，则判定目标线段不合法。

示例性的，假定约束速度为Vmax，则若abs(v1)＞Vmax、abs(v2)＞Vmax、abs(v3)＞Vmax，则该目标线段为合法的，否则需要重新确定第一时刻以重新规划得到合法的目标线段作为过渡曲线。

可理解为，如图8所示，第一运动曲线包括多个运动段；步骤S260中重新确定第一时刻，包括：

步骤S310、将第一时刻更新为第一运动段的结束时刻；其中，第一运动段为第一运动曲线中，前一次规划中以第一时刻为结束时刻的第二运动段的下一运动段。

示例性的，假定第一运动曲线的完整的运动过程的运动段划分为Type1'，Type2'，Type3'，Type4'，Type5'(如分别为加加速度段、减加速段、匀速段、加减速段、减速段)，第一次规划时，当前第二运动系数对应的运动段为Type3'，此时，第一次规划时的第一时刻为Type3'结束的时刻。当根据第一次规划的第一时刻得到的过渡曲线不满足约束参数时，会进行第二次规划，此时，对于第二次规划而言，第二运动段为第一次规划中Type3'，第一运动段为Type4'，此时，第二次规划的第一时刻为Type4'的结束时刻。同样，对于第三次规划，第二运动段为第二次规划的Type4'，第一运动段为Type5'。

示例性的，假定第一运动曲线的完整的运动过程的运动段划分为Type1'，Type2'，Type3'，Type4'，Type5'，Type6'，Type7'(对应分别为加加速段，匀加速段，减加速段，匀速段，加减速段，匀减速段，减减速段)，第一次规划时，当前第二运动系数对应的运动段为Type1'，此时，第一次规划时的第一时刻为Type1'结束的时刻。当根据第一次规划的第一时刻得到的过渡曲线不满足约束参数时，会进行第二次规划，此时，对于第二次规划而言，第二运动段为第一次规划中Type1'，第一运动段为Type2'，此时，第二次规划的第一时刻为Type2'的结束时刻。同样，对于第三次规划，第二运动段为第二次规划的Type2'，第一运动段为Type3'。

可理解为，在一些实施例中，对于第一时刻的确定除步骤S310以外还可以采用下述方式：

获取第二运动段的第二运动段类型；其中，第二运动段为第一运动曲线中，前一次规划中以第一时刻为结束时刻的运动段。

根据第二运动段类型，将第一时刻更新为第二运动段中预设目标时刻或更新为第一运动段的结束时刻。

需说明的是，在实际运动过程中，存在前一次规划中的第二运动段为匀速段，此时，可以在第二运动段中选取第一时刻以判断是否存在一个时刻可以满足约束条件。

可理解为，若第二运动段为匀速段，如图9所示，则根据第二运动段类型，将第一时刻更新为第二运动段中预设目标时刻或更新为第一运动段的结束时刻，包括：

步骤S311、获取第二运动段所需的第一时间，将第一时间分割成N个子时间段。

示例性的，假定匀速段的开始时间为t_s，结束时间为t_f，则每一子时间段所需时间为(t_f-t_s)/n。

步骤S312、获取当前时刻的重规划次数K。

需说明的是，K的初始值为1；即对第二运动段进行重规划处理时，K会被初始化为1。K的取值为1～N。此时，第K次重规划后，预设目标时刻为t_k＝t_f-k×(t_f-t_s)/n。

步骤S313、获取第N-K个子时间段结束时的第一位置。

第一位置s_ek为t_k时刻的位置信息。

步骤S314、若第一位置大于第二运动参数对应的第二位置，则将第一时刻更新为预设目标时刻；并将重规划次数K的值加1；其中，目标时刻为第一位置对应的时刻；

即s_ek＞s_i，则w_e＝(S_ek,V_ek,A_ek,J_ek)。此时，第一时刻为t_k。示例性的，假设当前的重规划次数k＝2，则步骤S314执行完成后，重规划次数k＝3。

需说明的是，将重规划次数K的值递增是为了重规划的目标线段不满足约束条件需要重新确定第一时刻时，用于重新确定预设目标时刻。

步骤S315、若第一位置小于等于第二运动参数对应的第二位置，则将第一时刻更新为第一运动段的结束时刻。

可理解为，约束参数包括：约束时间、约束速度、约束加速度；如图10所示，步骤S240包括：

步骤S241、将第二运动系数对应的第二运动曲线、第一运动曲线中最大的速度设置为约束速度。

示例性的，假设第二运动曲线的最大速度(即匀速段的允许达到的最大速度)为V_1max，第一运动曲线的最大速度(即匀速段的允许达到的最大速度)V_2max，若V_1max>V_2max,则Vmax＝V_1max，否则V_1max＝V_2max。

步骤S242、根据第二运动曲线、第一运动曲线中最大的加速度，得到约束加速度。

假定第二运动曲线的最大加速度为acc_1max；第一运动曲线的最大加速度为acc_2max；则示例性的，若acc_1max>acc_2max；则约束加速度Amax＝acc_1max，否则Amax＝acc_2max。在另一些实施例中，若acc_2max、acc_2max均满足小于预设的加速度门限值，则根据acc_1max、acc_2max的值的大小将Amax提升预设倍数的acc_1max或acc_2max。如Amax＝2acc_1max，acc_1max>acc_2max。

步骤S243、获取自适应时间以及预设的过渡调整时间，并根据自适应时间、过渡调整时间得到约束时间。

需说明的是，自适应时间为T_adj＝max(accramp)+time_r，其中accramp为第一运动曲线、第二运动曲线中加加速运动段所需时间的最大值；time_r为设定预留时间。此时，可以根据加速上升的时间accramp为基准，进行自适应时间设置。示例性的，当accramp＝0.1，此时，得到的自适应时间由于time_r不会设置过小，从而提升过渡曲线规划的成功率。其中，accramp最小设置为0，最大不超过到达目的地的总运行时间。

需说明的是，过渡调整时间tmax为期望过渡曲线运行的最大时间，由用户设置，若tmax＜T_adj，则约束时间Tmax＝tmax，以供下一速度调整时使用。否则，约束时间为Tmax＝max(decramp)+time_r。

可理解为，本申请还提供一种速度调整的设备，包括：

至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行所述指令时实现如上述的在线速度调整方法。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

可理解为，本申请还提供一种速存储介质，包括存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述的在线速度调整方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

因此，使用基于五阶多项式方法结合第一时刻的给定时间选取策略时间进行过渡曲线规划。此时，从第二运动曲线到调整曲线的加速度不发生跳变，维持原运动轨迹，保证运动整体性，并通过约束参数验证合法性，简单高效。上述在线速度调整方法，是以一个运动段为基础，使用初始加速度为0的进行第一运动曲线的S型曲线规划，计算实际的匀速速度值计算相对于初始加速度不为0的曲线规划更加简单，并且由于初始加速度不为0的S型规划是属于加减速规划，当出现机器人速度降速时，将会直接减速，并不会出现减速-匀速-减速的更优越的规划曲线。因此，所以上述的在线速度调整方法可以大幅减小速度计算的复杂度，并可得到更为理想的速度规划曲线。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下做出各种变化。