模型处理方法技术

本发明专利技术涉及数据处理领域，公开了一种模型处理方法

【技术实现步骤摘要】
模型处理方法、机械臂控制方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及数据处理领域，具体地涉及一种模型处理方法
、
机械臂控制方法
、
装置
、
设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]高空作业设备是一种将操作人员或其他设备运送到期望高度位置的机械设备，广泛应用于多种高空作业的场景
。
通常高空作业设备由于液压设备或电动设备驱动液压油缸，液压油缸带动机械臂移动，进而控制机械臂末端连接的作业平台的上升或下降，使得作业平台上的操作人员或其他设备移动到期望高度位置
。
在高空作业设备的作业平台没有与墙壁等接触物接触并产生接触力的情况下，高空作业设备能够根据传感器检测到的角度等参数准确控制机械臂末端的位置变化，使得机械臂末端连接的作业平台能沿期望轨迹移动至期望高度位置
。
[0003]在作业平台搭载有打磨设备对物体进行打磨，或作业平台搭载有清洗设备对凸台进行清洗的作业场景中，机械臂带动作业平台上升或下降，高空作业设备与墙面等接触物进行接触，机械臂末端受到来自接触物的接触力
。
然而，由于高空作业设备无法直接控制机械臂末端的接触力的数值大小，但作业场景中又要求机械臂末端的位置根据接触力的大小进行动态调整
。
在机械臂末端受到来自接触物的接触力的情况下，机械臂末端的位置无法根据接触力对应变化，控制机械臂末端运动的实际位置与期望接触力所对应的期望位置存在误差，对机械臂运动时的实际轨迹造成影响
。
机械臂运动时的实际轨迹与期望轨迹存在较大误差，导致了机械臂无法沿着期望轨迹运动，对高空作业造成影响
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种设备，该设备用于解决机械臂运动时的实际轨迹与期望轨迹存在较大误差的问题
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种模型处理方法，模型处理方法包括：
[0006]根据至少一组机械臂的关节的角位移
、
角速度
、
角加速度及驱动力矩，构建在笛卡尔空间下机械臂与接触物的目标动力学模型，其中，目标动力学模型包括机械臂的第一惯性矩阵；
[0007]获取至少一组机械臂的实际位置
、
实际速度
、
实际加速度及实际接触力；
[0008]确定机械臂的每组实际位置与期望位置的位置误差
、
每组实际速度与期望速度的速度误差
、
每组实际加速度与期望加速度的加速度误差
、
每组实际接触力与期望接触力的接触力误差；
[0009]基于位置误差
、
速度误差
、
加速度误差及接触力误差，构建机械臂的阻抗模型，其中，阻抗模型包括第二惯性矩阵；
[0010]将阻抗模型的第二惯性矩阵更新为第一惯性矩阵，得到机械臂的目标阻抗模型
。
[0011]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，根据至少一组机械臂的关节的角位
移
、
角速度
、
角加速度及驱动力矩，构建在笛卡尔空间下机械臂与接触物的目标动力学模型，包括：
[0012]利用机械臂的关节的角位移
、
角速度
、
角加速度及驱动力矩，基于拉格朗日法构建机械臂的第一动力学模型；
[0013]基于第一动力学模型
、
机械臂的雅可比矩阵以及至少一组机械臂与接触物之间的接触力，得到在关节空间下机械臂与接触物的第二动力学模型；
[0014]基于机械臂的位姿与关节的角度转换关系，将第二动力学模型转换为在笛卡尔空间下机械臂与接触物的目标动力学模型
。
[0015]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，模型处理方法还包括：
[0016]根据机械臂的摩擦力模型和机械臂的干扰模型，更新第一动力学模型
。
[0017]结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，获取至少一组机械臂的实际位置
、
实际速度
、
实际加速度及实际接触力，包括：
[0018]在机械臂以预设初始预紧力沿预设轨迹运动的情况下，获取至少一组机械臂的运动参数；
[0019]基于每组运动参数，分别确定每组机械臂的实际位置
、
实际速度
、
实际加速度及实际接触力
。
[0020]第二方面，本申请提供一种机械臂控制方法，机械臂控制方法包括：
[0021]确定机械臂的实时接触力与期望接触力的实时接触力误差；
[0022]利用目标阻抗模型将实时接触力误差转换为机械臂的位置的目标偏移量，其中，目标阻抗模型根据如第一方面的模型处理方法得到；
[0023]基于目标偏移量，控制机械臂运动至预设位置
。
[0024]结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，利用目标阻抗模型将接触力误差转换为机械臂的位置的目标偏移量，包括：
[0025]确定机械臂的实时位置与期望位置的实时位置误差
、
实时速度与期望速度的实时速度误差以及实时加速度与期望加速度的实时加速度误差；
[0026]将机械臂的实时位置误差
、
实时速度误差
、
实时加速度误差及实时接触力误差输入至目标阻抗模型，得到目标阻抗模型的阻尼矩阵参数和刚度矩阵参数；
[0027]将阻尼矩阵参数
、
刚度矩阵参数以及接触力误差输入至目标阻抗模型，利用目标阻抗模型将接触力误差转换为机械臂的位置的目标偏移量
。
[0028]第三方面，本申请提供一种模型处理装置，模型处理装置包括：
[0029]动力学模型构建模块，用于根据至少一组机械臂的关节的角位移
、
角速度
、
角加速度及驱动力矩，构建在笛卡尔空间下机械臂与接触物的目标动力学模型，其中，目标动力学模型包括机械臂的第一惯性矩阵；
[0030]参数获取模块，用于获取至少一组机械臂的实际位置
、
实际速度
、
实际加速度及实际接触力；
[0031]误差确定模块，用于确定机械臂的每组实际位置与期望位置的位置误差
、
每组实际速度与期望速度的速度误差
、
每组实际加速度与期望加速度的加速度误差
、
每组实际接触力与期望接触力的接触力误差；
[0032]阻抗模型构建模块，用于基于位置误差
、
速度误差
、
加速度误差及接触力误差，构建机械臂的阻抗模型，其中，阻抗模型包括第二惯性矩阵；
[0033]目标阻抗模型得到模块，用于将阻抗模型的第二惯性矩阵更新为第一惯性矩阵，得到机械臂的目标阻抗模型
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种模型处理方法，其特征在于，所述模型处理方法包括：根据至少一组机械臂的关节的角位移
、
角速度
、
角加速度及驱动力矩，构建在笛卡尔空间下所述机械臂与接触物的目标动力学模型，其中，所述目标动力学模型包括所述机械臂的第一惯性矩阵；获取至少一组所述机械臂的实际位置
、
实际速度
、
实际加速度及实际接触力；确定所述机械臂的每组所述实际位置与期望位置的位置误差
、
每组所述实际速度与期望速度的速度误差
、
每组所述实际加速度与期望加速度的加速度误差
、
每组所述实际接触力与期望接触力的接触力误差；基于所述位置误差
、
所述速度误差
、
所述加速度误差及所述接触力误差，构建所述机械臂的阻抗模型，其中，所述阻抗模型包括第二惯性矩阵；将所述阻抗模型的第二惯性矩阵更新为第一惯性矩阵，得到所述机械臂的目标阻抗模型
。2.
根据权利要求1所述的模型处理方法，其特征在于，所述根据至少一组机械臂的关节的角位移
、
角速度
、
角加速度及驱动力矩，构建在笛卡尔空间下所述机械臂与接触物的目标动力学模型，包括：利用所述机械臂的关节的角位移
、
角速度
、
角加速度及驱动力矩，基于拉格朗日法构建所述机械臂的第一动力学模型；基于所述第一动力学模型
、
所述机械臂的雅可比矩阵以及至少一组所述机械臂与接触物之间的接触力，得到在关节空间下所述机械臂与所述接触物的第二动力学模型；基于所述机械臂的位姿与所述关节的角度转换关系，将所述第二动力学模型转换为在笛卡尔空间下所述机械臂与接触物的目标动力学模型
。3.
根据权利要求2所述的模型处理方法，其特征在于，所述模型处理方法还包括：根据所述机械臂的摩擦力模型和所述机械臂的干扰模型，更新所述第一动力学模型
。4.
根据权利要求1所述的模型处理方法，其特征在于，所述获取至少一组所述机械臂的实际位置
、
实际速度
、
实际加速度及实际接触力，包括：在所述机械臂以预设初始预紧力沿预设轨迹运动的情况下，获取至少一组所述机械臂的运动参数；基于每组所述运动参数，分别确定每组所述机械臂的实际位置
、
实际速度
、
实际加速度及实际接触力
。5.
一种机械臂控制方法，其特征在于，所述机械臂控制方法包括：确定机械臂的实时接触力与期望接触力的实时接触力误差；利用目标阻抗模型将所述实时接触力误差转换为所述机械臂的位置的目标偏移量，其中，所述目标阻抗模型根据如权利要求1至4中任一项所述的模型处理方法得到；基于所述目标偏移量，控制所述机械臂运动至预设位置
。6.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝明，马昌训，喻畅，侯力玮，
申请(专利权)人：湖南中联重科智能高空作业机械有限公司，
类型：发明
国别省市：