七自由度机械臂运动的控制方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本申请提供一种七自由度机械臂运动的控制方法，七自由度机械臂包括从基座至末端工作部依次连接的第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节、第六关节和第七关节，该控制方法包括：基于机械臂的理论运动学模型，确定各个关节角度初始值；基于机械臂的误差运动学模型和雅克比伪逆的阻尼最小二乘微分运动学方程，建立机械臂的误差运动学逆解迭代方程；根据各个关节角度初始值和给定的末端位姿，通过误差运动学逆解迭代方程求解各个关节的角度。在误差运动学模型的基础上，考虑了运动学建模误差的影响；通过雅克比伪逆解决了七自由度机械臂雅克比矩阵不满秩对迭代造成的影响，具有较少的迭代次数和全局最优概率。具有较少的迭代次数和全局最优概率。具有较少的迭代次数和全局最优概率。

【技术实现步骤摘要】
七自由度机械臂运动的控制方法、装置及电子设备


[0001]本申请涉及医疗机器人
，具体涉及一种七自由度机械臂运动的控制方法、控制装置、电子设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]机械臂的工作空间具有6个自由度，包括3个位置自由度和3个旋转姿态自由度。机械臂的关节空间至少具有6个以上的自由度，才能满足在工作空间中机械臂的位置、姿态控制需求。相比于普通的六自由度机械臂而言，七自由度机械臂更加灵活，能够在不影响末端位姿的情况下进行障碍规避、奇异点规避等运动优化工作内容。因此，七自由度机械臂在医疗科技等领域得到了越来越多的应用。
[0003]机械臂的运动控制过程是根据机械臂的运动学求解结果来控制机械臂运动的过程。机械臂的运动学求解过程包括：运动学模型建立、运动学正解和运动学逆解。运动学正解过程是通过机械臂的各关节角度值来计算机械臂末端的位置和姿态。运动学逆解过程是根据机械臂末端的位置和姿态来计算机械臂的各关节角度值。
[0004]对于机械臂的运动学求解问题，通常采用解析解法或数值解法。解析解法具有求解速度快、封闭解完备的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种七自由度机械臂运动的控制方法，所述七自由度机械臂包括从基座至末端工作部依次连接的第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节、第六关节和第七关节，其特征在于，所述控制方法包括：基于所述机械臂的理论运动学模型，确定各个关节角度初始值；基于所述机械臂的误差运动学模型和雅克比伪逆的阻尼最小二乘微分运动学方程，建立所述机械臂的误差运动学逆解迭代方程；根据所述各个关节角度初始值和给定的末端位姿，通过所述误差运动学逆解迭代方程求解各个关节的角度。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于所述机械臂的误差运动学模型和雅克比伪逆的阻尼最小二乘微分运动学方程，建立所述机械臂的误差运动学逆解迭代方程，包括：根据所述机械臂的误差运动学模型，建立误差运动学正解方程；根据所述误差运动学正解方程，建立误差微分运动学几何雅可比矩阵；根据所述误差微分运动学几何雅可比矩阵，建立所述基于雅克比伪逆的阻尼最小二乘微分运动学方程；根据所述基于雅克比伪逆的阻尼最小二乘微分运动学方程和预设的迭代系数，建立所述误差运动学逆解迭代方程。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据所述机械臂的理论运动学模型，确定各个关节角度初始值，包括：根据所述机械臂的理论运动学模型，进行理论运动学逆解；在所述理论运动学逆解的求解过程中，进行奇异位型判断；当所述机械臂处于奇异位型时，将上一时刻机械臂的各个关节角度作为所述各个关节角度初始值；和/或当所述机械臂处于非奇异位型时，从所述理论运动学逆解获得的标准解中选取一组最优解，作为所述各个关节角度初始值。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述理论运动学逆解的求解过程包括：按照第四关节角、第二关节角、第一关节角、第三关节角、第六关节角、第五关节角、第七关节角的顺序进行求解。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述理论运动学逆解的求解过程还包括：全部采用双反正切函数进行所述理论运动学逆解。6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，从所述理论运动学逆解获得的标准解中选取一组最优解，包括：以所述上一时刻机械臂的各个关节角度为参考值，采用最小行程法对所述标准解进行选解，获得所述一组最优解。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，从所述理论运动学逆解获得的标准解中选取一组最优解，还包括：根据预设的关节角行程权重参数进行选解。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：根据求解的所述各个关节的角度，控制所述七自由度机械臂的运动。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘重续，
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：