机械臂控制方法、机械臂控制装置及终端设备制造方法及图纸

本申请提供的一种机械臂控制方法包括：获取所述机械臂的目标位姿信息，所述目标位姿信息包括所述机械臂的末端的期望位姿的信息；根据所述目标位姿信息和关于指定夹角的优化函数，获得指定夹角的目标夹角值；根据所述目标位姿信息和所述目标夹角值，以及所述M个关节中的每一个关节与所述指定夹角的关系，获得各个关节的目标角度值；若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则根据各个关节的目标角度值，控制所述机械臂。通过上述方法，能够解决在对具有冗余自由度的机械臂进行逆运动学求解时，获得解析解的难度较大，计算效率较低，从而影响了对机械臂的有效控制的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
机械臂控制方法、机械臂控制装置及终端设备


[0001]本申请属于机械臂
，尤其涉及机械臂控制方法、机械臂控制装置、终端设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]由于其较好的灵活性和适应性，具有冗余自由度的机械臂在多种应用场合得到广泛的应用。
[0003]在对具有冗余自由度的机械臂的逆运动学求解过程中，通常分为基于速度的数值解和基于位置的解析解。其中，基于位置的解析解在用于控制所述机械臂时，较为灵活，可以适应多种应用场景，但是，获得具有冗余自由度的机械臂的基于位置的解析解的难度较大，计算效率较低，从而大大影响了对机械臂的有效控制。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了机械臂控制方法、机械臂控制装置、终端设备及计算机可读存储介质，可以解决在对具有冗余自由度的机械臂进行逆运动学求解时，获得解析解的难度较大，计算效率较低，从而大大影响了对机械臂的有效控制的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种机械臂控制方法，其中，机械臂具有N个冗余自由度和M个关节，所述M个关节分别控制所述机械臂在对应的M个自由度上运动，所述N和M均为大于0的整数，且N小于M，所述机械臂控制方法包括：
[0006]获取所述机械臂的目标位姿信息，所述目标位姿信息包括所述机械臂的末端的期望位姿的信息；
[0007]根据所述目标位姿信息和关于指定夹角的优化函数，获得指定夹角的目标夹角值，其中，所述指定夹角为目标平面与参考平面之间的夹角，所述参考平面为所述M个关节处于指定状态时所对应的平面，所述目标平面与所述目标位姿信息相关联，所述优化函数根据第一矩阵和第二矩阵得到，所述第一矩阵根据第一关节集合构建得到，所述第二矩阵根据第二关节集合构建得到，所述第一关节集合包括所述M个关节中的K个关节，所述第二关节集合包括所述M个关节中的L个关节，所述L个关节与所述K个关节不同，所述K和L均为大于0的整数；
[0008]根据所述目标位姿信息和所述目标夹角值，以及所述M个关节中的每一个关节与所述指定夹角的关系，获得各个关节的目标角度值；
[0009]若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则根据各个关节的目标角度值，控制所述机械臂。
[0010]第二方面，本申请实施例提供了一种机械臂控制装置，其中，机械臂具有N个冗余自由度和M个关节，所述M个关节分别控制所述机械臂在对应的M个自由度上运动，所述N和M均为大于0的整数，且N小于M，所述机械臂控制装置包括：
[0011]获取模块，用于获取所述机械臂的目标位姿信息，所述目标位姿信息包括所述机
械臂的末端的期望位姿的信息；
[0012]第一处理模块，用于根据所述目标位姿信息和关于指定夹角的优化函数，获得指定夹角的目标夹角值，其中，所述指定夹角为目标平面与参考平面之间的夹角，所述参考平面为所述M个关节处于指定状态时所对应的平面，所述目标平面与所述目标位姿信息相关联，所述优化函数根据第一矩阵和第二矩阵得到，所述第一矩阵根据第一关节集合构建得到，所述第二矩阵根据第二关节集合构建得到，所述第一关节集合包括所述M个关节中的K个关节，所述第二关节集合包括所述M个关节中的L个关节，所述L个关节与所述K个关节不同，所述K和L均为大于0的整数；
[0013]第二处理模块，用于根据所述目标位姿信息和所述目标夹角值，以及所述M个关节中的每一个关节与所述指定夹角的关系，获得各个关节的目标角度值；
[0014]控制模块，用于若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则根据各个关节的目标角度值，控制所述机械臂。
[0015]第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器、显示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第一方面所述的机械臂控制方法。
[0016]第四方面，本申请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如第一方面所述的机械臂控制方法。
[0017]第五方面，本申请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第一方面中所述的机械臂控制方法。
[0018]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例中，通过获取所述机械臂的目标位姿信息，可以获取到所述机械臂的末端的期望位置的信息，从而根据所述目标位姿信息和关于指定夹角的优化函数，获得指定夹角的目标夹角值，其中，该指定夹角可以体现所述机械臂的冗余自由度，可以通过考虑不同关节的情况，对关节进行组合，可以得到关于所述指定夹角的优化函数，以确定所述指定夹角的目标夹角值，再根据所述目标位姿信息和所述目标夹角值，以及所述M个关节中的每一个关节与所述指定夹角的关系，获得各个关节的目标角度值，并在各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件时，根据各个关节的目标角度值，控制所述机械臂；此时，可以通过所述指定夹角和所述优化函数，使得所述机械臂的各个关节的运动具有确定的解析解，降低了获得具有冗余自由度的机械臂的运动学逆解的计算量，提升了计算效率，并更好地规划所述机械臂的运动，从而更合理高效地控制所述机械臂。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本申请一实施例提供的第一种机械臂控制方法的流程示意图；
[0021]图2是本申请一实施例提供的目标平面和参考平面的一种示意图；
[0022]图3是本申请一实施例提供的机械臂的一种示意图；
[0023]图4是本申请一实施例提供的机械臂的结构的一种等效示意图；
[0024]图5是本申请一实施例提供的一种机械臂控制装置的结构示意图；
[0025]图6是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
[0026]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
[0027]应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0028]还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0029]如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂控制方法，其特征在于，机械臂具有N个冗余自由度和M个关节，所述M个关节分别控制所述机械臂在对应的M个自由度上运动，所述N和M均为大于0的整数，且N小于M，所述机械臂控制方法包括：获取所述机械臂的目标位姿信息，所述目标位姿信息包括所述机械臂的末端的期望位姿的信息；根据所述目标位姿信息和关于指定夹角的优化函数，获得指定夹角的目标夹角值，其中，所述指定夹角为目标平面与参考平面之间的夹角，所述参考平面为所述M个关节处于指定状态时所对应的平面，所述目标平面与所述目标位姿信息相关联，所述优化函数根据第一矩阵和第二矩阵得到，所述第一矩阵根据第一关节集合构建得到，所述第二矩阵根据第二关节集合构建得到，所述第一关节集合包括所述M个关节中的K个关节，所述第二关节集合包括所述M个关节中的L个关节，所述L个关节与所述K个关节不同，所述K和L均为大于0的整数；根据所述目标位姿信息和所述目标夹角值，以及所述M个关节中的每一个关节与所述指定夹角的关系，获得各个关节的目标角度值；若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则根据各个关节的目标角度值，控制所述机械臂。2.如权利要求1所述的机械臂控制方法，其特征在于，所述若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则根据各个关节的目标角度值，控制所述机械臂，包括：若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则若存在至少一个具有偏置的关节，则获取所述具有偏置的关节的偏置角度值；根据所述具有偏置的关节的偏置角度值和所述具有偏置的关节的目标角度值，计算所述具有偏置的关节的等效角度值；根据具有偏置的关节的等效角度值和除所述具有偏置的关节之外的其他关节的目标角度值，控制所述机械臂。3.如权利要求2所述的机械臂控制方法，其特征在于，根据各个关节在所述机械臂上的位置，将所述M个关节划分为上部关节、中部关节以及下部关节，所述上部关节的位姿由所述M个关节中的A个关节的位姿等效得到，所述中部关节的位姿由所述M个关节中的B个关节的位姿等效得到，所述下部关节的位姿由所述M个关节中的C个关节的位姿等效得到，所述A个关节、所述B个关节和所述C个关节相互不同，所述A、B、C分别为不小于1的整数；所述若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则若存在至少一个具有偏置的关节，则获取所述具有偏置的关节的偏置角度值，包括：若各个关节的目标角度值分别满足对应的关节限制条件，则若所述中部关节具有偏置，则根据中部关节与所述上部关节和所述下部关节之间的位置关系，获取所述具有偏置的关节的偏置角度值，所述偏置角度值包括第一偏置角度值和第二偏置角度值，所述第一偏置角度值为所述中部关节相对于所述上部关节的补偿值，所述第二偏置角度值为所述中部关节相对于所述下部关节的补偿值，其中，
φ为所述第一偏置角度值，所述β为所述第二偏置角度值，l
se
为上部关节到中部关节的距离，l
ew
为中部关节到下部关节的距离，l
sw
为上部关节到下部关节的距离，所述l
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为上部关节到中部关节所对应的等效位置的距离，所述l
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为中部关节到中部关节所对应的等效位置的距离，所述l
e1w
为下部关节到中部关节所对应的等效位置的距离；所述根据所述具有偏置的关节的偏置角度值和所述具有偏置的关节的目标角度值，计算所述具有偏置的关节的等效角度值，包括：根据所述中部关节的第一偏置角度值和第二偏置角度值，计算所述中部关节的等效角度值，其中，所述中部关节的等效角度值q4为：q4＝arc cos((l
se2
+l
ew2-l
sw2
)/2l
se
l
ew
)-π-φ-β；所述根据具有偏置的关节的等效角度值和除所述具有偏置的关节之外的其他关节的目标角度值，控制所述机械臂，包括：根据所述中部关节的等效角度值q4和除所述中部关节之外的其他关节的目标角度值，控制所述机械臂。4.如权利要求1所述的机械臂控制方法，其特征在于，在获得各个关节的目标角度值之后，还包括：若存在至少一个关节的目标角度值不满足对应的关节限制条件，则相对于所述目标夹角值，在预设角度区间内，以一定的角度间隔，依次获得待检测夹角，并且每次获得一个待检测夹角时，对于所述待检测夹角，基于所述M个关节中的每一个关节与所述指定夹角的关系，获得各...

【专利技术属性】
技术研发人员：林泽才，安昭辉，陈金亮，刘益彰，庞建新，熊友军，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：