[发明专利]冗余机械臂控制方法、装置、可读存储介质及设备

说明书

本申请公开了一种冗余机械臂控制方法、装置、可读存储介质及设备，所述方法包括：获取所述机械臂的末端所受到的外力以及每个关节所受到的外力力矩；根据每个关节对末端在每个运动维度上的影响程度以及所述末端受到的外力，计算每个关节的第一关节速度；根据连杆所受到的外力对每个关节产生的连杆力矩，确定各个关节对应末端当前位置的零空间速度，所述零空间速度为在连杆外力作用下维持末端位置不变时各个所述关节对应的速度；根据所述第一关节速度以及所述零空间速度计算总关节速度；根据所述总关节速度控制所述机械臂运动。由于在控制机械臂时，叠加了末端零空间，因此，机械臂受到外力时，不会影响末端上任务的执行。

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种冗余机械臂控制方法、装置、可读存储介质及设备。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配，安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统，存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务，需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。对于机械臂而言，其在运动过程中，可能会遇到障碍物等从而会使得机械臂受到外力。

目前，在对机械臂进行调整时，通常是直接根据机械臂的末端受力情况来计算末端的速度偏差，然后再根据末端速度的偏差来调整机械臂的关节。当有外力作用在机械臂上时，机械臂的本身的控制量并不会发生改变，机械臂将与障碍物发生碰撞，产生大的冲击力。若采用机械臂在末端受力情况下的调整方法，机械臂会在连杆所受外力作用下带动机械臂末端移动，从而导致机械臂末端的实际位置会与执行主任务的轨迹产生偏差。

发明内容

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种冗余机械臂控制方法，应用于机械臂控制设备，所述机械臂控制设备与机械臂电性连接，所述方法包括：

获取所述机械臂的末端所受到的外力以及每个关节所受到的外力力矩；

根据每个关节对末端在每个运动维度上的影响程度以及所述末端受到的外力，计算每个关节的第一关节速度，所述第一关节速度为该关节对应所述末端所受外力的速度的分量；

根据连杆所受到的外力对每个关节产生的连杆力矩，确定各个关节对应末端当前位置的零空间速度，所述零空间速度为在连杆外力作用下维持末端位置不变时各个所述关节对应的速度；

根据所述第一关节速度以及所述零空间速度计算总关节速度；

根据所述总关节速度控制所述机械臂运动。

可选地，所述根据所述末端受到的外力以及每个关节对末端在每个运动维度上的影响程度计算每个关节的第一关节速度的步骤包括：

获取所述机械臂末端的笛卡尔参数，所述笛卡尔参数包括末端的每个维度的质量参数、每个维度的阻尼参数以及每个维度的刚度参数；

根据所述笛卡尔参数以及末端受到的外力计算末端的速度偏差，所述速度偏差为末端当前速度与受阻任务的期望速度之间的偏差；

根据末端的速度偏差计算末端的目标速度；

根据所述末端的目标速度计算每个关节的第一关节速度。

可选地，末端的加速度偏差末端的速度偏差末端的位移偏差与末端所受外力的关系为：

所述根据所述笛卡尔参数以及末端受到的外力计算末端的速度偏差的计算公式为：