双臂机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种双臂机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质，涉及人工智能技术的机器人控制技术领域。所述方法包括：获取双臂机器人所要执行的第一操作任务以及对应的环境信息；基于第一操作任务和环境信息，获取第一操作任务对应的物体规划运动轨迹和物体期望接触力；基于物体规划运动轨迹和物体期望接触力，确定满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩；基于期望关节力矩，控制双臂机器人的各关节运动以执行第一操作任务。本申请通过基于操作任务在运动学约束层面和动力学约束层面对双臂机器人的关节力矩进行规划，使得双臂机器人可以执行同时侧重于运动学约束和动力学约束的操作任务，扩展了双臂机器人的适用范围。范围。范围。

【技术实现步骤摘要】
双臂机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质


[0001]本申请实施例涉及人工智能技术的机器人控制
，特别涉及一种双臂机器人控制方法、装置、机器人及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着机器人控制技术的发展，双臂机器人拥有了更广泛的应用场合，诸如家庭、服务、工业、实验室等应用场合。
[0003]相关技术通过在运动学约束层面上对操作任务进行分类，再基于分类所得到操作任务的类型，对双臂协作机器人的运动进行规划。然而，在相关技术中，双臂机器人只适用于执行对双臂机器人具有运动学约束要求的操作任务，可执行的操作任务涵盖范围小，通用性不高。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种双臂机器人的控制方法、装置、机器人及存储介质，能够扩展双臂机器人可执行的操作任务的涵盖范围，提高双臂机器人的通用性。所述技术方案如下：
[0005]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种双臂机器人的控制方法，所述方法包括：
[0006]获取所述双臂机器人所要执行的第一操作任务，以及所述第一操作任务对应的环境信息；
[0007]基于所述第一操作任务和所述环境信息，获取所述第一操作任务对应的物体规划运动轨迹和物体期望接触力；其中，所述物体规划运动轨迹是指所述操作任务中的目标操作物体的规划运动轨迹，所述物体期望接触力是指所述双臂机器人的末端执行器与所述目标操作物体之间的期望接触力；
[0008]基于所述物体规划运动轨迹和所述物体期望接触力，确定满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩；
[0009]基于所述期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务。
[0010]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种双臂机器人的控制方法，所述方法包括：
[0011]获取所述双臂机器人所要执行的第一操作任务；
[0012]确定所述第一操作任务的类型；
[0013]若所述第一操作任务的类型为松协同任务，则获取满足运动学约束的期望关节力矩，以及基于所述满足运动学约束的期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务；其中，所述松协同任务是指所述双臂机器人的双臂与所述第一操作任务中的目标操作物体之间具有所述运动学约束的协同任务；
[0014]或者，若所述第一操作任务的类型为紧协同任务，则获取满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩，以及基于所述满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务；其中，所述紧协同任务是指所述双臂机器人的双臂与所述第一操作任务中的目标操作物体之间具有所述运动学约束和所述动力学约束的协同任务；
[0015]其中，所述协同任务是指需要所述双臂机器人的双臂协同运动的操作任务。
[0016]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种双臂机器人的控制装置，所述装置包括：
[0017]操作任务获取模块，用于获取所述双臂机器人所要执行的第一操作任务，以及所述第一操作任务对应的环境信息；
[0018]规划信息获取模块，用于基于所述第一操作任务和所述环境信息，获取所述第一操作任务对应的物体规划运动轨迹和物体期望接触力；其中，所述物体规划运动轨迹是指所述第一操作任务中的目标操作物体的规划运动轨迹，所述物体期望接触力是指所述双臂机器人的末端执行器与所述目标操作物体之间的期望接触力；
[0019]期望力矩获取模块，用于基于所述物体规划运动轨迹和所述物体期望接触力，确定满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩；
[0020]操作任务执行模块，用于基于所述期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务。
[0021]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种双臂机器人的控制装置，所述装置包括：
[0022]操作任务获取模块，用于获取所述双臂机器人所要执行的第一操作任务；
[0023]任务类型确定模块，用于确定所述第一操作任务的类型；
[0024]操作任务执行模块，用于在所述第一操作任务的类型为松协同任务的情况下，获取满足运动学约束的期望关节力矩，以及基于所述满足运动学约束的期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务；其中，所述松协同任务是指所述双臂机器人的双臂与所述第一操作任务中的目标操作物体之间具有所述运动学约束的协同任务；
[0025]或者，所述操作任务执行模块，还用于在所述第一操作任务的类型为紧协同任务的情况下，获取满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩，以及基于所述满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务；其中，所述紧协同任务是指所述双臂机器人的双臂与所述第一操作任务中的目标操作物体之间具有所述运动学约束和所述动力学约束的协同任务；
[0026]其中，所述协同任务是指需要所述双臂机器人的双臂协同运动的操作任务。
[0027]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种双臂机器人，所述双臂机器人包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述双臂机器人的控制方法。
[0028]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一
段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述双臂机器人的控制方法。
[0029]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。双臂机器人的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该双臂机器人执行上述双臂机器人的控制方法。
[0030]本申请实施例提供的技术方案至少包括如下有益效果：
[0031]通过基于第一操作任务对应的物体规划运动轨迹和物体期望接触力，对双臂机器人的关节力矩进行规划，实现了在运动学约束层面和动力学约束层面对双臂机器人的关节力矩进行规划，使得双臂机器人可以执行同时对双臂机器人具有运动学约束和动力学约束要求的操作任务，扩展双臂机器人可执行的操作任务的涵盖范围，提高了双臂机器人的通用性。
附图说明
[0032]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是本申请一个实施例提供的7自由度的双臂机器人的结构示意图；
[0034]图2是本申请一个实施例提供的操作任务的类型划分的示意图；
[0035]图3是本申请一个实施例提供的操作任务的类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双臂机器人的控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述双臂机器人所要执行的第一操作任务，以及所述第一操作任务对应的环境信息；基于所述第一操作任务和所述环境信息，获取所述第一操作任务对应的物体规划运动轨迹和物体期望接触力；其中，所述物体规划运动轨迹是指所述第一操作任务中的目标操作物体的规划运动轨迹，所述物体期望接触力是指所述双臂机器人的末端执行器与所述目标操作物体之间的期望接触力；基于所述物体规划运动轨迹和所述物体期望接触力，确定满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩；基于所述期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述物体规划运动轨迹和所述物体期望接触力，确定满足运动学约束和动力学约束的期望关节力矩，包括：获取所述第一操作任务的类型对应的第一结构矩阵，所述第一结构矩阵用于表示所述物体规划运动轨迹和期望末端运动轨迹之间的映射关系，所述期望末端运动轨迹是指在所述运动学约束下所述末端执行器的运动轨迹；根据所述第一结构矩阵对所述物体规划运动轨迹进行转换处理，得到满足所述运动学约束的所述期望末端运动轨迹；基于所述期望末端运动轨迹确定第一关节力矩，所述第一关节力矩是指满足所述双臂机器人的逆运动学的关节力矩；基于所述物体期望接触力确定第二关节力矩，所述第二关节力矩是指满足所述双臂机器人的逆动力学的关节力矩；对所述第一关节力矩和所述第二关节力矩进行叠加融合处理，得到满足所述运动学约束和所述动力学约束的期望关节力矩。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述期望末端运动轨迹确定第一关节力矩，包括：获取所述双臂机器人的双臂各自对应的单臂雅克比矩阵；对所述双臂各自对应的单臂雅克比矩阵进行中心化融合处理，得到第二结构矩阵，所述第二结构矩阵用于表示所述双臂机器人的双臂各自的关节与末端执行器之间的映射关系；基于所述第二结构矩阵对所述期望末端运动轨迹进行转换处理，得到所述双臂机器人的期望关节运动数据；基于所述期望关节运动数据，得到所述第一关节力矩。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述物体期望接触力确定第二关节力矩，包括：根据所述双臂机器人的力雅克比矩阵对所述物体期望接触力进行转换处理，得到所述第二关节力矩；其中，所述力雅克比矩阵用于表示所述双臂机器人的双臂各自的关节力矩与所述物体期望接触力之间的映射关系。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一操作任务的类型对应的第一结构矩阵，包括：在所述第一操作任务的类型为对称协同任务的情况下，将所述双臂机器人的绝对雅克比矩阵确定为所述第一结构矩阵，所述绝对雅克比矩阵是指所述双臂机器人的双臂在绝对运动空间下的雅克比矩阵；其中，所述对称协同任务是指在所述双臂机器人的双臂协同运动过程中，所述双臂的末端执行器的运动轨迹之间具有固定的相对位置关系的操作任务；在所述第一操作任务的类型为非对称协同任务的情况下，将所述双臂机器人的相对雅克比矩阵和所述绝对雅克比矩阵的加权和确定为所述第一结构矩阵，所述相对雅克比矩阵是指所述双臂机器人的双臂在相对运动空间下的雅克比矩阵；其中，所述非对称协同任务是指在所述双臂机器人的双臂协同运动过程中，所述双臂的末端执行器的运动轨迹之间具有可变的相对位置关系的操作任务。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对称协同任务包括对称松协同任务和对称紧协同任务；其中，所述对称松协同任务是指所述双臂机器人的双臂在所述运动学约束下进行协同运动的对称协同任务；所述对称紧协同任务是指所述双臂机器人的双臂在所述运动学约束和所述动力学约束下进行协同运动的对称协同任务；所述非对称协同任务包括非对称松协同任务和非对称紧协同任务；其中，所述非对称松协同任务是指所述双臂机器人的双臂在所述运动学约束下进行协同运动的非对称协同任务；所述非对称紧协同任务是指所述双臂机器人的双臂在所述运动学约束和所述动力学约束下进行协同运动的非对称协同任务。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一操作任务的类型为所述对称紧协同任务或所述非对称紧协同任务的情况下，基于所述第一关节力矩和所述第二关节力矩，控制所述双臂机器人运动以执行所述第一操作任务；在所述第一操作任务的类型为所述对称松协同任务或所述非对称松协同任务的情况下，基于所述第一关节力矩，控制所述双臂机器人运动以执行所述第一操作任务。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述双臂机器人的冗余自由度，确定所述双臂机器人在零空间下的期望关节位型；根据所述双臂机器人的零空间结构矩阵对所述期望关节位型进行转换处理，得到所述双臂机器人的期望零空间关节运动数据，所述零空间结构矩阵用于表示所述期望关节位型和所述期望零空间关节运动数据之间的映射关系，所述期望零空间关节运动数据是指在不影响所述末端执行器运动下的期望关节运动数据；基于所述期望零空间关节运动数据对应的期望零空间关节力矩对所述期望关节力矩进行调整处理，得到调整后的期望关节力矩；基于所述调整后的期望关节力矩，控制所述双臂机器人的各关节运动以执行所述第一操作任务。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述环境信息和所述双臂机器人的操作图对所述第一操作任务进行分解处理，得
到所述第一操作任务对应的子任务序列；其中，所述操作图用于指导所述双臂机器人对自身进行运动规划；获取所述子任务序列中的目标子任务对应的期望末端运动轨迹；获取所述末端执行器在所述目标子任务对应的期望末端轨迹中的起始位置和终止位置；基于所述起始位置和所述终止位置，以及所述目标子任务对应的期望轨迹特征，确定所述目标子任务的预估运动基元，所述期望轨迹特征用于调整所述末端执行器的运动轨迹，所述预估运动基元用于对所述目标子任务对应的所述末端执行器的运动过程进行预估；基于所述目标子任务的预估运动基元，控制所述双臂机器人运动以执行所述第一操作任务。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取目标时刻下的物体真实位置、末端真实位置和关节真实位置，所述物体真实位置、所述末端真实位置和所述关节真实位置分别是指所述目标时刻下所述目标操作物体的位置、所述末端执行器的位置和所述双臂机器人各关节的位置；基于所述目标时刻下所述期望关节力矩对应的期望物体位置和所述物体真实位置，确定第一跟随误差信息，所述第一跟随误差信息用于调整所述目标操作物体的位置；基于所述目标时刻下所述期望关节力矩对应的期望末端位置和所述末端真实位置，确定第二跟随误差信息，所述第二跟随误差信息用于调整所述末端执行器的位置；基于所述目标时刻下所述期望关节力矩对应的期望关节位置和所述关节真实位置，确定第三跟随误差信息，所述第三跟随误差信息用于调整所述双臂机器人的关节的位置；基于所述第一跟随误差信息、所述第二跟随误差信息、所述第三跟随误差信息和所述期望关节力矩，控制所述双臂机器人运动以执行所述第一操作任务。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在需要从所述第一操作任务切换至第二操作任务的情况下，基于所述第一操作任务对应的末端真实位置和所述第一操作任务的期望终止位置之间的差值，计算得到中间变量；其中，所述中间变量用于表示所述第一操作任务的完成进度；若所述中间变量等于第一设定值，则控制所述双臂机器人执行所述第一操作任务；若所述中间变量大于所述第一设定值且小于第二设定值，则控制所述双臂机器人从执行所述第一操作任务向执行所述第二操作任务过渡；若所述中间变量等于所述第二设定值，则控制所述双臂机器人执行所述第二操作任务。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一操作任务对应的末端真实位置和所述第一操作任务的期望终止位置之间的差值，计算得到中间变量，包括：若所述差值大于等于阈值，则确定所述中间变量为0；若所述差值大于0且小于所述阈值，则确定所述中间变量为n，所述n为0到1之间的正数；若所述差值等于0，则确定所述中间变量为1；其中，所述设定值为1。
13.一种双臂机器人的控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述双臂机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：任义，赵龙飞，魏磊，郑宇，陈立鹏，王海涛，熊坤，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：