机械臂控制方法、装置、介质及电子设备制造方法及图纸

本公开涉及一种机械臂控制方法、装置、介质及电子设备，包括：通过六维力传感器获取在机械臂末端受到的外力信息作为第一外力信息；根据机械臂各轴中的力矩传感器采集到的信号计算机械臂末端受到的外力信息作为第二外力信息；将第一外力信息和第二外力信息进行数据融合，以得到补偿后的外力信息作为目标外力信息；将目标外力信息转换机械臂末端的笛卡尔位姿，并将笛卡尔位姿映射至机械臂各轴，以控制机械臂运动。这样，能够结合六维力传感器的采集数据和机械臂各轴的力矩传感器的采集数据来对最终确定得到的外力信息进行补偿，从而能同时提升机械臂运动的柔顺性、刚性、精确性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
机械臂控制方法、装置、介质及电子设备
本公开涉及机械臂控制领域，具体地，涉及一种机械臂控制方法、装置、介质及电子设备。
技术介绍
目前，随着机械臂的大量普及，尤其是协作型机械臂的普及，操作者对于机械臂操作体验的需求逐渐增大，为了方便机械臂的操作、示教等功能，机械臂手动拖拽成为了协作型机械臂的重要功能。机械臂中用于实现操作者手动拖拽功能的常见解决方案是通过安装在机械臂末端的六维力传感器，但由于其安装在末端，与施力点之间存在一定的距离间隔，所以单纯使用六维力传感器进行机械臂的拖动存在控制带宽低，且在刚性较大的环境下存在稳定性差的问题。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种机械臂控制方法、装置、介质及电子设备，不仅能够通过安装于机械臂末端的六维力传感器的采集数据来控制机械臂，而且还能够结合各轴的力矩传感器的采集数据来对根据六维力传感器的采集数据确定得到的外力信息进行补偿，从而使得最终确定得到的目标外力信息更加精确，也使得根据该目标外力信息控制的机械臂的运动的柔顺性、刚性、精确性和稳定性都得到的一定程度的提升。为了实现上述目的，本公开提供一种机械臂控制方法，所述方法包括：通过六维力传感器获取在机械臂末端受到的外力信息作为第一外力信息，其中，所述六维力传感器安装于所述机械臂末端；根据所述机械臂各轴中的力矩传感器采集到的信号计算所述机械臂末端受到的外力信息作为第二外力信息；将所述第一外力信息和所述第二外力信息进行数据融合，以得到补偿后的外力信息作为目标外力信息，其中，外力信息中包括力和力矩；将所述目标外力信息转换所述机械臂末端的笛卡尔位姿，并将所述笛卡尔位姿映射至所述机械臂各轴，以控制所述机械臂运动。可选地，所述通过六维力传感器获取在机械臂末端受到的外力信息作为第一外力信息包括：获取所述六维力传感器的采集信号转换得到的外力信息作为第三外力信息；根据所述机械臂的负载信息、所述六维力传感器的零点偏置信息和所述机械臂处于当前位姿时对应的姿态矩阵，对所述第三外力信息进行补偿，以得到补偿后的外力信息作为第四外力信息；将所述第四外力信息确定为所述机械臂末端受到的所述第一外力信息。可选地，所述将所述第四外力确定为所述机械臂末端受到的所述第一外力信息包括：对所述第四外力信息进行低通滤波处理；将经过所述低通滤波处理的所述第四外力信息确定为所述第一外力信息。可选地，所述方法还包括：获取所述六维力传感器在所述机械臂末端处于三个不同位姿时所采集到的信号，计算所述机械臂末端在处于各位姿时分别受到的外力信息作为第五外力信息，并获取所述机械臂末端在处于所述各位姿时分别对应的姿态矩阵；根据所述机械臂末端在处于所述三个不同位姿时分别对应的所述姿态矩阵和分别受到的所述第五外力信息确定所述负载信息和所述零点偏置信息；其中，所述机械臂末端处于所述三个不同位姿时，所述机械臂法兰的法线不共面。可选地，所述负载信息包括负载重力和负载质心位置，所述零点偏置信息包括所述六维力传感器坐标系中X轴、Y轴、Z轴三个方向上力的零点偏置值和力矩的零点偏置值。可选地，所述根据所述机械臂的负载信息、所述六维力传感器的零点偏置信息和所述机械臂处于当前位姿时对应的姿态矩阵，对所述第三外力信息进行补偿，以得到补偿后的外力信息作为第四外力信息通过以下公式进行：其中，(F0x,F0y,F0z)和(0x,T0y,T0z)分别为所述零点偏置信息中所述力的零点偏置值和所述力矩的零点偏置值，(Gx,Gy,Gz)和(TGx,TGy,TGz)分别为所述负载重力在所述六维力传感器坐标系中各方向上的分量和与所述负载的重力矩在各方向上的分量，(Fx,Fy,Fz)和(Tx,Ty,Tz)分别为所述第三外力信息中的力与力矩，(Fex,Fey,Fez)和(Tex,Tey,Tez)分别为所述第四外力信息中的力与力矩；其中，(Gx,Gy,Gz)和(TGx,TGy,TGz)分别通过以下公式确定：其中，R为所述机械臂处于当前位姿时对应的所述姿态矩阵，G为所述负载重力，U和V分别为所述机械臂的水平和垂直方向的安装倾角，(x,y,z)为所述负载质心位置。可选地，所述方法还包括：获取所述机械臂的运动约束条件；所述将所述目标外力信息转换所述机械臂末端的笛卡尔位姿，并将所述笛卡尔位姿映射至所述机械臂各轴，以控制所述机械臂运动包括：将所述目标外力信息转换所述机械臂末端的笛卡尔位姿，并根据所述运动约束条件将所述笛卡尔位姿映射至所述机械臂各轴，以控制所述机械臂运动。本公开化提供一种机械臂控制装置，所述装置包括：第一获取模块，用于通过六维力传感器获取在机械臂末端受到的外力信息作为第一外力信息，其中，所述六维力传感器安装于所述机械臂末端；第一计算模块，用于根据所述机械臂各轴中的力矩传感器采集到的信号计算所述机械臂末端受到的外力信息作为第二外力信息；补偿模块，用于将所述第一外力信息和所述第二外力信息进行数据融合，以得到补偿后的外力信息作为目标外力信息，其中，外力信息中包括力和力矩；控制模块，用于将所述目标外力信息转换所述机械臂末端的笛卡尔位姿，并将所述笛卡尔位姿映射至所述机械臂各轴，以控制所述机械臂运动。本公开还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以上所述方法的步骤。本公开还提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现以上所述方法的步骤。通过上述技术方案，在响应用户施加于机械臂上的力来控制机械臂进行相应的运动时，不仅能够通过安装于机械臂末端的六维力传感器的采集数据来控制机械臂，而且还能够结合各轴的力矩传感器的采集数据来对根据六维力传感器的采集数据确定得到的外力信息进行补偿，从而使得最终确定得到的目标外力信息更加精确，也使得根据该目标外力信息控制的机械臂的运动的柔顺性、刚性、精确性和稳定性都得到的一定程度的提升。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种机械臂控制方法的流程图。图2是根据本公开又一示例性实施例示出的一种机械臂控制方法的流程图。图3是根据本公开又一示例性实施例示出的一种机械臂控制方法的流程图。图4是根据本公开又一示例性实施例示出的一种机械臂控制方法的流程图。图5是根据本公开一示例性实施例示出的一种机械臂控制装置的结构框图。图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械臂控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n通过六维力传感器获取在机械臂末端受到的外力信息作为第一外力信息，其中，所述六维力传感器安装于所述机械臂末端；/n根据所述机械臂各轴中的力矩传感器采集到的信号计算所述机械臂末端受到的外力信息作为第二外力信息；/n将所述第一外力信息和所述第二外力信息进行数据融合，以得到补偿后的外力信息作为目标外力信息，其中，外力信息中包括力和力矩；/n将所述目标外力信息转换所述机械臂末端的笛卡尔位姿，并将所述笛卡尔位姿映射至所述机械臂各轴，以控制所述机械臂运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械臂控制方法，其特征在于，所述方法包括：
通过六维力传感器获取在机械臂末端受到的外力信息作为第一外力信息，其中，所述六维力传感器安装于所述机械臂末端；
根据所述机械臂各轴中的力矩传感器采集到的信号计算所述机械臂末端受到的外力信息作为第二外力信息；
将所述第一外力信息和所述第二外力信息进行数据融合，以得到补偿后的外力信息作为目标外力信息，其中，外力信息中包括力和力矩；
将所述目标外力信息转换所述机械臂末端的笛卡尔位姿，并将所述笛卡尔位姿映射至所述机械臂各轴，以控制所述机械臂运动。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过六维力传感器获取在机械臂末端受到的外力信息作为第一外力信息包括：
获取所述六维力传感器的采集信号转换得到的外力信息作为第三外力信息；
根据所述机械臂的负载信息、所述六维力传感器的零点偏置信息和所述机械臂处于当前位姿时对应的姿态矩阵，对所述第三外力信息进行补偿，以得到补偿后的外力信息作为第四外力信息；
将所述第四外力信息确定为所述机械臂末端受到的所述第一外力信息。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述第四外力确定为所述机械臂末端受到的所述第一外力信息包括：
对所述第四外力信息进行低通滤波处理；
将经过所述低通滤波处理的所述第四外力信息确定为所述第一外力信息。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述六维力传感器在所述机械臂末端处于三个不同位姿时所采集到的信号，计算所述机械臂末端在处于各位姿时分别受到的外力信息作为第五外力信息，并获取所述机械臂末端在处于所述各位姿时分别对应的姿态矩阵；
根据所述机械臂末端在处于所述三个不同位姿时分别对应的所述姿态矩阵和分别受到的所述第五外力信息确定所述负载信息和所述零点偏置信息；
其中，所述机械臂末端处于所述三个不同位姿时，所述机械臂法兰的法线不共面。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述负载信息包括负载重力和负载质心位置，所述零点偏置信息包括所述六维力传感器坐标系中X轴、Y轴、Z轴三个方向上力的零点偏置值和力矩的零点偏置值。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述机械臂的负载信息、所述六维力传感器的零点偏置信息和所述机械臂处于当前位姿时对应的姿态矩阵，对所述第三外力信息进行补偿，以得...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢佳豪，赵永强，史洪伟，
申请(专利权)人：北京天智航医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11