本发明专利技术公开了一种基于力控的躲避方法、装置、机械臂以及电子设备。该方法包括：确定机械臂的多个关节点中与障碍物距离最近的最近关节点，并确定最近关节点与障碍物的最近距离；根据二阶阻尼模型和最近距离，计算得到虚拟斥力矩；根据最近关节点的力雅克比矩阵和虚拟斥力矩，计算得到关节斥力矩；根据目标关节点的原控制力矩和关节斥力矩，计算得到目标关节点的目标控制力矩，并根据目标控制力矩控制目标关节点运行，以使机械臂躲避障碍物，其中目标关节点为多个关节点中的每一个关节点。本发明专利技术解决了机械臂躲避障碍物的方法的计算过程复杂的技术问题。杂的技术问题。杂的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
基于力控的躲避方法、装置、机械臂以及电子设备
[0001]本专利技术涉及计算机领域，具体而言，涉及一种基于力控的躲避方法、装置、机械臂以及电子设备。
技术介绍
[0002]现有的机械臂避障策略多是基于对各关节的位置控制来实现的，在进行全身避障时，不仅需要计算出障碍物与各个关节的距离，还需要调节每个关节避障的灵敏度参数，具有计算量大且参数较多的问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术实施例提供了一种基于力控的躲避方法、装置、机械臂以及电子设备，以至少解决机械臂躲避障碍物的方法的计算过程复杂的技术问题。
[0004]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于力控的躲避方法，包括：确定机械臂的多个关节点中与障碍物距离最近的最近关节点，并确定上述最近关节点与上述障碍物的最近距离；根据二阶阻尼模型和上述最近距离，计算得到虚拟斥力矩；根据上述最近关节点的力雅克比矩阵和上述虚拟斥力矩，计算得到关节斥力矩；根据目标关节点的原控制力矩和上述关节斥力矩，计算得到上述目标关节点的目标控制力矩，并根据上述目标控制力矩控制上述目标关节点运行，以使上述机械臂躲避上述障碍物，其中上述目标关节点为上述多个关节点中的每一个关节点。
[0005]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种基于力控的躲避装置，包括：确定模块，用于确定机械臂的多个关节点中与障碍物距离最近的最近关节点，并确定上述最近关节点与上述障碍物的最近距离；第一计算模块，用于根据二阶阻尼模型和上述最近距离，计算得到虚拟斥力矩；第二计算模块，用于根据上述最近关节点的力雅克比矩阵和上述虚拟斥力矩，计算得到关节斥力矩；第三计算模块，用于根据目标关节点的原控制力矩和上述关节斥力矩，计算得到上述目标关节点的目标控制力矩，并根据上述目标控制力矩控制上述目标关节点运行，以使上述机械臂躲避上述障碍物，其中上述目标关节点为上述多个关节点中的每一个关节点。
[0006]作为一种可选的示例，上述第一计算模块包括：第一确定单元，用于确定上述二阶阻尼模型的第一参数、第二参数以及第三参数；第一计算单元，用于计算上述最近距离的一阶微分，得到第一值；第二计算单元，用于计算上述最近距离的二阶微分，得到第二值；第三计算单元，用于计算上述第一参数与上述第二值的乘积，上述第二参数与上述第一值的乘积，上述第一参数与上述最近距离的比值的和，得到上述虚拟斥力矩。
[0007]作为一种可选的示例，上述第二计算模块包括：第四计算单元，用于根据上述最近关节点与上述多个关节点，计算得到上述力雅克比矩阵；第五计算单元，用于计算上述力雅克比矩阵与上述虚拟斥力矩的乘积，得到上述关节斥力矩。
[0008]作为一种可选的示例，上述第三计算模块包括：第二确定单元，用于确定上述目标
关节点的前馈力矩和反馈力矩；第六计算单元，用于计算上述前馈力矩和上述反馈力矩的和，得到上述原控制力矩；第七计算单元，用于计算上述原控制力矩和上述关节斥力矩的和，得到上述目标控制力矩。
[0009]作为一种可选的示例，上述第二确定单元包括：第一确定子单元，用于确定上述目标关节点的关节期望变量、关节期望速度以及关节期望加速度，其中上述关节期望变量包括关节期望角度和/或关节期望位移；第一计算子单元，用于根据上述关节期望变量、上述关节期望速度以及上述关节期望加速度，进行逆动力学解析得到上述前馈力矩。
[0010]作为一种可选的示例，上述第二确定单元包括：第二确定子单元，用于确定上述目标关节点的关节当前变量和关节当前速度，其中上述关节当前变量包括关节当前角度和/或关节当前位移；第二计算子单元，用于根据上述目标关节点的关节当前变量、关节当前速度、关节期望变量以及关节期望速度，进行比例微分得到上述反馈力矩。
[0011]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种机械臂，包括：确定模块，用于确定多个关节点中与障碍物距离最近的最近关节点，并确定上述最近关节点与上述障碍物的最近距离；第一计算模块，用于根据二阶阻尼模型和上述最近距离，计算得到虚拟斥力矩；第二计算模块，用于根据上述最近关节点的力雅克比矩阵和上述虚拟斥力矩，计算得到关节斥力矩；第三计算模块，用于根据目标关节点的原控制力矩和上述关节斥力矩，计算得到上述目标关节点的目标控制力矩，并根据上述目标控制力矩控制上述目标关节点运行，以使上述机械臂躲避上述障碍物，其中上述目标关节点为上述多个关节点中的每一个关节点。
[0012]作为一种可选的示例，上述第一计算模块包括：第一确定单元，用于确定上述二阶阻尼模型的第一参数、第二参数以及第三参数；第一计算单元，用于计算上述最近距离的一阶微分，得到第一值；第二计算单元，用于计算上述最近距离的二阶微分，得到第二值；第三计算单元，用于计算上述第一参数与上述第二值的乘积，上述第二参数与上述第一值的乘积，上述第一参数与上述最近距离的比值的和，得到上述虚拟斥力矩。
[0013]作为一种可选的示例，上述第二计算模块包括：第四计算单元，用于根据上述最近关节点与上述多个关节点，计算得到上述力雅克比矩阵；第五计算单元，用于计算上述力雅克比矩阵与上述虚拟斥力矩的乘积，得到上述关节斥力矩。
[0014]作为一种可选的示例，上述第三计算模块包括：第二确定单元，用于确定上述目标关节点的前馈力矩和反馈力矩；第六计算单元，用于计算上述前馈力矩和上述反馈力矩的和，得到上述原控制力矩；第七计算单元，用于计算上述原控制力矩和上述关节斥力矩的和，得到上述目标控制力矩。
[0015]作为一种可选的示例，上述第二确定单元包括：第一确定子单元，用于确定上述目标关节点的关节期望变量、关节期望速度以及关节期望加速度，其中上述关节期望变量包括关节期望角度和/或关节期望位移；第一计算子单元，用于根据上述关节期望变量、上述关节期望速度以及上述关节期望加速度，进行逆动力学解析得到上述前馈力矩。
[0016]作为一种可选的示例，上述第二确定单元包括：第二确定子单元，用于确定上述目标关节点的关节当前变量和关节当前速度，其中上述关节当前变量包括关节当前角度和/或关节当前位移；第二计算子单元，用于根据上述目标关节点的关节当前变量、关节当前速度、关节期望变量以及关节期望速度，进行比例微分得到上述反馈力矩。
[0017]根据本专利技术实施例的又一方面，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计
算机程序，其中，该计算机程序被处理器运行时执行上述基于力控的躲避方法。
[0018]根据本专利技术实施例的又一方面，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，上述存储器中存储有计算机程序，上述处理器被设置为通过所述计算机程序执行上述的基于力控的躲避方法。
[0019]在本专利技术实施例中，采用了确定机械臂的多个关节点中与障碍物距离最近的最近关节点，并确定上述最近关节点与上述障碍物的最近距离；根据二阶阻尼模型和上述最近距离，计算得到虚拟斥力矩；根据上述最近关节点的力雅克比矩阵和上述虚拟斥力矩，计算得到关节斥力矩；根据目标关节点的原控制力矩和上述关节斥力矩，计算得到上述目标关节点的目标本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于力控的躲避方法，其特征在于，包括：确定机械臂的多个关节点中与障碍物距离最近的最近关节点，并确定所述最近关节点与所述障碍物的最近距离；根据二阶阻尼模型和所述最近距离，计算得到虚拟斥力矩；根据所述最近关节点的力雅克比矩阵和所述虚拟斥力矩，计算得到关节斥力矩；根据目标关节点的原控制力矩和所述关节斥力矩，计算得到所述目标关节点的目标控制力矩，并根据所述目标控制力矩控制所述目标关节点运行，以使所述机械臂躲避所述障碍物，其中所述目标关节点为所述多个关节点中的每一个关节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据二阶阻尼模型和所述最近距离，计算得到虚拟斥力矩包括：确定所述二阶阻尼模型的第一参数、第二参数以及第三参数；计算所述最近距离的一阶微分，得到第一值；计算所述最近距离的二阶微分，得到第二值；计算所述第一参数与所述第二值的乘积，所述第二参数与所述第一值的乘积，所述第一参数与所述最近距离的比值的和，得到所述虚拟斥力矩。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述最近关节点的力雅克比矩阵和所述虚拟斥力矩，计算得到关节斥力矩包括：根据所述最近关节点与所述多个关节点，计算得到所述力雅克比矩阵；计算所述力雅克比矩阵与所述虚拟斥力矩的乘积，得到所述关节斥力矩。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标关节点的原控制力矩和所述关节斥力矩，计算得到所述目标关节点的目标控制力矩包括：确定所述目标关节点的前馈力矩和反馈力矩；计算所述前馈力矩和所述反馈力矩的和，得到所述原控制力矩；计算所述原控制力矩和所述关节斥力矩的和，得到所述目标控制力矩。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标关节点的前馈力矩包括：确定所述目标关节点的关节期望变量、关节期望速度以及关节期望加速度，其中所述关节期望变量包括关节期望角度和/或关节期望位移；根据所述关节期望变量、所述关节期望速度以及所述关节期望加速度，进行逆动力学解析得到所述前馈力矩。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金迪，陈春玉，
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：
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