机械臂装配控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种机械臂装配控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质，涉及机器人控制技术领域。本申请在获取到装配机械臂的机械臂末端当前的实际接触力数据，和装配机械臂的装配工具当前的实际装配位姿数据、期望接触力数据和期望装配位姿数据的情况下，会基于实际接触力数据计算装配工具的装配接触力数据，并根据实际装配位姿数据、期望接触力数据、期望装配位姿数据及装配接触力数据，调用弹簧阻尼施力模型计算待实施装配位姿数据来控制装配机械臂进行装配运动，从而利用装配工具的真实接触力数据结合弹性阻尼施力模型的柔顺控制特性及力控制特性执行装配作业，有效提升装配机械臂的装配精度及装配效率，确保装配机械臂的装配安全。的装配安全。的装配安全。

【技术实现步骤摘要】
机械臂装配控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质


[0001]本申请涉及机器人控制
，具体而言，涉及一种机械臂装配控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，机器人技术因具有极大的研究价值及应用价值受到了各行各业的广泛重视，其中机械臂装配技术便是对工业生产行业的一项极为重要的应用技术。机械臂装配技术在实际应用过程中通常需要安装在机械臂末端位置处装配工具与外部环境接触，而在外部环境刚度较高时，传统的机械臂装配控制方案往往会因装配精度低且装配效率低的问题，致使机械臂或装配工具与外部环境发生碰撞，导致机械臂或装配工具损坏。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种机械臂装配控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质，能够有效提升机械臂装配作业过程中的装配精度及装配效率，确保装配机械臂的装配安全。
[0004]为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0005]第一方面，本申请提供一种机械臂装配控制方法，所述方法包括：
[0006]获取装配机械臂的机械臂末端当前的实际接触力数据，和所述装配机械臂的装配工具当前的实际装配位姿数据、期望接触力数据和期望装配位姿数据；
[0007]根据所述机械臂末端与所述装配工具之间的相对受力关系，基于所述实际接触力数据计算所述装配工具当前的装配接触力数据；
[0008]根据所述实际装配位姿数据、所述期望接触力数据、所述期望装配位姿数据及所述装配接触力数据，调用所述装配工具所对应的弹簧阻尼施力模型计算所述装配工具当前的待实施装配位姿数据；
[0009]按照所述待实施装配位姿数据控制所述装配机械臂进行装配运动。
[0010]在可选的实施方式中，获取所述装配机械臂的装配工具当前的期望装配位姿数据的步骤，包括：
[0011]获取装配监控设备当前拍摄到的待装配目标的装配状况图像，其中所述装配监控设备与所述装配机械臂的工作时机保持一致；
[0012]根据所述装配监控设备与所述装配机械臂的相对位置关系，在所述装配状况图像内针对所述待装配目标进行目标位姿识别，得到所述期望装配位姿数据。
[0013]在可选的实施方式中，所述相对受力关系包括装配工具质心在所述装配机械臂未执行装配作业时作用到所述机械臂末端的作用力及作用力矩，所述实际接触力数据包括所述机械臂末端在所述装配机械臂执行装配作业过程中检测到的实际接触力及实际接触力矩，则所述根据所述机械臂末端与所述装配工具之间的相对受力关系，基于所述实际接触
力数据计算所述装配工具当前的装配接触力数据的步骤，包括：
[0014]根据所述作用力对所述实际接触力进行力补偿处理，得到所述装配接触力数据包括的与装配工具末端对应的装配接触力；
[0015]根据所述作用力矩、所述装配接触力、所述装配工具质心和所述装配工具末端各自与所述机械臂末端的相对位置关系，对所述实际接触力矩进行力矩补偿处理，得到所述配接触力数据包括的与所述装配工具末端对应的装配接触力矩。
[0016]在可选的实施方式中，所述根据所述实际装配位姿数据、所述期望接触力数据、所述期望装配位姿数据及所述装配接触力数据，调用所述装配工具所对应的弹簧阻尼施力模型计算所述装配工具当前的待实施装配位姿数据的步骤，包括：
[0017]计算所述装配工具当前的与所述实际装配位姿数据对应的实际位姿变化速度数据和实际位姿变化加速度数据，和所述装配工具当前的与所述期望装配位姿数据对应的期望位姿变化速度数据；
[0018]计算所述期望装配位姿数据与所述实际装配位姿数据之间的装配位姿偏差，以及所述期望位姿变化速度数据与所述实际位姿变化速度数据之间的装配速度偏差；
[0019]将所述装配位姿偏差、所述装配速度偏差、所述期望接触力数据以及所述装配接触力数据代入到所述弹簧阻尼施力模型中，针对待实施装配加速度偏差进行求解；
[0020]对所述实际位姿变化加速度数据和求解出的所述待实施装配加速度偏差进行加法运算，得到待实施装配加速度数据；
[0021]根据所述实际装配位姿数据及所述待实施装配加速度数据，基于机器人运动学原理计算所述待实施装配位姿数据。
[0022]在可选的实施方式中，所述弹簧阻尼施力模型的模型表达式如下所示：
[0023][0024]其中，F
e
用于表示所述装配工具当前的装配接触力数据，F
d
用于表示所述装配工具当前的期望接触力数据，T
e
用于表示所述期望装配位姿数据与所述实际装配位姿数据之间的装配位姿偏差，用于表示所述期望装配位姿数据所对应的期望位姿变化速度数据与所述实际装配位姿数据所对应的实际位姿变化速度数据之间的装配速度偏差，用于表示与所述待实施装配位姿数据对应的待实施装配加速度偏差，M用于表示所述装配工具在所述弹簧阻尼施力模型处的惯性参数向量，B用于表示所述装配工具在所述弹簧阻尼施力模型处的阻尼参数向量，K用于表示所述装配工具在所述弹簧阻尼施力模型处的刚度参数向量。
[0025]在可选的实施方式中，所述刚度参数向量在所述装配工具末端的正面施力维度层面的参数分量为零，所述期望接触力数据在所述装配工具末端的正面施力维度层面的数据分量非零，以实现所述弹簧阻尼施力模型在所述装配工具末端的正面施力维度层面的力控制效果。
[0026]在可选的实施方式中，所述刚度参数向量在所述装配工具末端的非正面施力维度层面的参数分量非零，所述期望接触力数据在所述装配工具末端的非正面施力维度层面的数据分量为零，以实现弹簧阻尼施力模型在所述装配工具末端的非正面施力维度层面的柔
顺控制效果。
[0027]第二方面，本申请提供一种机械臂装配控制装置，所述装置包括：
[0028]运动数据获取模块，用于获取装配机械臂的机械臂末端当前的实际接触力数据，和所述装配机械臂的装配工具当前的实际装配位姿数据、期望接触力数据和期望装配位姿数据；
[0029]装配接触计算模块，用于根据所述机械臂末端与所述装配工具之间的相对受力关系，基于所述实际接触力数据计算所述装配工具当前的装配接触力数据；
[0030]装配位姿计算模块，用于根据所述实际装配位姿数据、所述期望接触力数据、所述期望装配位姿数据及所述装配接触力数据，调用所述装配工具所对应的弹簧阻尼施力模型计算所述装配工具当前的待实施装配位姿数据；
[0031]装配运动控制模块，用于按照所述待实施装配位姿数据控制所述装配机械臂进行装配运动。
[0032]第三方面，本申请提供一种机械臂控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序，以实现前述实施方式中任意一项所述的机械臂装配控制方法。
[0033]第四方面，本申请提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述实施方式中任意一项所述的机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂装配控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取装配机械臂的机械臂末端当前的实际接触力数据，和所述装配机械臂的装配工具当前的实际装配位姿数据、期望接触力数据和期望装配位姿数据；根据所述机械臂末端与所述装配工具之间的相对受力关系，基于所述实际接触力数据计算所述装配工具当前的装配接触力数据；根据所述实际装配位姿数据、所述期望接触力数据、所述期望装配位姿数据及所述装配接触力数据，调用所述装配工具所对应的弹簧阻尼施力模型计算所述装配工具当前的待实施装配位姿数据；按照所述待实施装配位姿数据控制所述装配机械臂进行装配运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述装配机械臂的装配工具当前的期望装配位姿数据的步骤，包括：获取装配监控设备当前拍摄到的待装配目标的装配状况图像，其中所述装配监控设备与所述装配机械臂的工作时机保持一致；根据所述装配监控设备与所述装配机械臂的相对位置关系，在所述装配状况图像内针对所述待装配目标进行目标位姿识别，得到所述期望装配位姿数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对受力关系包括装配工具质心在所述装配机械臂未执行装配作业时作用到所述机械臂末端的作用力及作用力矩，所述实际接触力数据包括所述机械臂末端在所述装配机械臂执行装配作业过程中检测到的实际接触力及实际接触力矩，则所述根据所述机械臂末端与所述装配工具之间的相对受力关系，基于所述实际接触力数据计算所述装配工具当前的装配接触力数据的步骤，包括：根据所述作用力对所述实际接触力进行力补偿处理，得到所述装配接触力数据包括的与装配工具末端对应的装配接触力；根据所述作用力矩、所述装配接触力、所述装配工具质心和所述装配工具末端各自与所述机械臂末端的相对位置关系，对所述实际接触力矩进行力矩补偿处理，得到所述配接触力数据包括的与所述装配工具末端对应的装配接触力矩。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际装配位姿数据、所述期望接触力数据、所述期望装配位姿数据及所述装配接触力数据，调用所述装配工具所对应的弹簧阻尼施力模型计算所述装配工具当前的待实施装配位姿数据的步骤，包括：计算所述装配工具当前的与所述实际装配位姿数据对应的实际位姿变化速度数据和实际位姿变化加速度数据，和所述装配工具当前的与所述期望装配位姿数据对应的期望位姿变化速度数据；计算所述期望装配位姿数据与所述实际装配位姿数据之间的装配位姿偏差，以及所述期望位姿变化速度数据与所述实际位姿变化速度数据之间的装配速度偏差；将所述装配位姿偏差、所述装配速度偏差、所述期望接触力数据以及所述装配接触力数据代入到所述弹簧阻尼施力模型中，针对待实施装配加速度偏差进行求解；对所述实际位姿变化加速度数据和求解出的所述待实施装配加速度偏差进行加法运算，得到待实施装配加速度数据；根据所述实际装配位姿数据及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冰，牛建伟，任涛，于晓龙，杨帆，侯人栾，郭昱亮，马群，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：