机器人运动控制方法技术

本申请提供一种机器人运动控制方法

【技术实现步骤摘要】
机器人运动控制方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及机器人
，具体而言，涉及一种机器人运动控制方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，机器人的逆运动学成为研究重点，机器人的逆运动学是指已知机器人末端位姿，求解各关节的运动位置。
[0003]目前，主要利用PoE(Product of Exponential，指数积公式)模型对机器人中的两关节子问题进行逆运动学求解，无法适用于三关节子问题的逆运动学求解的场景。所以，如何对三关节子问题进行逆运动学求解是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种机器人运动控制方法、装置、设备及存储介质，可以有效解决对三关节子问题进行逆运动学求解的问题，进而对需要三关节配合运动的机器人进行高效、精确的控制。
[0005]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种机器人运动控制方法，应用于机器人运动控制系统中的控制设备，所述机器人运动控制系统包括所述控制设备以及机器人本体，所述机器人本体包括三关节机械臂，所述三关节机械臂包括依次连接的第一旋转关节、第二移动关节以及第三旋转关节，所述方法包括：
[0007]获取所述机器人本体的末端的初始点以及待运动至的指令点；
[0008]根据所述三关节机械臂中各关节的关节轴线的位置关系以及预先构建的函数关系集，确定所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，其中，所述函数关系集中包括中间点的初始函数关系、约束函数关系以及关节轴线模型函数关系，所述初始函数关系根据所述初始点、所述指令点以及所述三关节机械臂中各关节的连接关系所形成的关节相关参数构建得到，所述关节相关参数包括：所述初始点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第三旋转关节的方向矢量、所述第三旋转关节的第三关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第二移动关节的方向矢量，所述中间点包括所述机器人本体的末端由所述初始点运动至所述指令点的过程中所经过的指定点；
[0009]根据所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，控制所述三关节机械臂运动，以使得所述机器人本体的末端由所述初始点运动至所述指令点。
[0010]可选地，所述初始函数关系包括：第一中间点对应的第一初始函数关系以及第二中间点对应的第二初始函数关系；所述约束函数关系包括第一约束函数关系以及第二约束函数关系；
[0011]所述第一初始函数关系用于表征所述第一中间点与所述初始点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点、方向矢量以及第三关节角度之间的关系，所述第三旋转关节的方向矢量表征所述第三旋转关节的关节轴线的方向矢量；
[0012]所述第二初始函数关系用于表征所述第二中间点与所述第一中间点、所述第二移动关节的移动距离以及方向矢量之间的关系，所述第二移动关节的方向矢量表征所述第二移动关节的关节轴线的方向矢量；
[0013]所述第一约束函数关系用于表征所述第二移动关节的移动距离、所述第三旋转关节的第三关节角度以及第一关节相关参数之间的关系，所述第一关节相关参数包括：所述初始点、所述指令点、所述三关节机械臂中各关节的方向矢量以及所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点；
[0014]所述第二约束函数关系用于表征所述第二移动关节的移动距离、所述第三旋转关节的关节角度以及第二关节相关参数之间的关系，所述第二关节相关参数包括：所述初始点、所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点、第二移动关节的方向矢量以及所述第三旋转关节的方向矢量。
[0015]可选地，若所述位置关系为所述第一旋转关节的关节轴线垂直于所述第二移动关节的关节轴线，且所述第一旋转关节的关节轴线平行于所述第三旋转关节的关节轴线；
[0016]相应地，所述根据所述三关节机械臂中各关节的关节轴线的位置关系以及预先构建的函数关系集，确定所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，包括：
[0017]根据所述初始点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点以及所述第二移动关节的方向矢量，确定所述第一中间点；
[0018]根据所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点以及所述第二移动关节的方向矢量，确定所述第二中间点；
[0019]根据所述第一中间点、所述第二中间点、所述第二移动关节的方向矢量以及所述第二初始函数关系，确定所述第二移动关节的移动距离；
[0020]将所述第二约束函数关系为目标函数关系，根据所述第二移动关节的移动距离以及所述目标函数关系，确定所述第三旋转关节的第三关节角度；
[0021]根据所述第二中间点以及所述关节轴线模型函数关系，确定所述第一旋转关节的第一关节角度，所述关节轴线模型函数关系用于表征所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第二中间点与所述第一旋转关节的第一关节角度之间的关系。
[0022]可选地，若所述位置关系为所述第一旋转关节的关节轴线垂直于所述第二移动关节的关节轴线，且所述第一旋转关节的关节轴线不平行于所述第三旋转关节的关节轴线；
[0023]相应地，所述根据所述三关节机械臂中各关节的关节轴线的位置关系以及预先构建的函数关系集，确定所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，包括：
[0024]根据所述位置关系以及所述第一约束函数关系，确定所述第三旋转关节的第三关节角度；
[0025]根据所述第三旋转关节的第三关节角度以及所述第二约束函数关系，确定所述第二移动关节的移动距离；
[0026]根据所述第三旋转关节的第三关节角度、所述第二移动关节的移动距离、所述第一初始函数关系以及所述第二初始函数关系，确定第二中间点；
[0027]根据所述第二中间点以及所述关节轴线模型函数关系，确定所述第一旋转关节的第一关节角度，所述关节轴线模型函数关系用于表征所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第二中间点与所述第一旋转关节的第一关节角度之间的关系。
[0028]可选地，若所述位置关系为所述第一旋转关节的关节轴线不垂直于所述第二移动关节的关节轴线，且所述第一旋转关节的关节轴线平行于所述第三旋转关节的关节轴线；
[0029]相应地，所述根据所述三关节机械臂中各关节的关节轴线的位置关系以及预先构建的函数关系集，确定所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，包括：
[0030]根据所述位置关系以及所述第一约束函数关系，确定所述第二移动关节的移动距离；
[0031]根据所述第二移动关节的移动距离以及所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人运动控制方法，其特征在于，应用于机器人运动控制系统中的控制设备，所述机器人运动控制系统包括所述控制设备以及机器人本体，所述机器人本体包括三关节机械臂，所述三关节机械臂包括依次连接的第一旋转关节、第二移动关节以及第三旋转关节，所述方法包括：获取所述机器人本体的末端的初始点以及待运动至的指令点；根据所述三关节机械臂中各关节的关节轴线的位置关系以及预先构建的函数关系集，确定所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，其中，所述函数关系集中包括中间点的初始函数关系、约束函数关系以及关节轴线模型函数关系，所述初始函数关系根据所述初始点、所述指令点以及所述三关节机械臂中各关节的连接关系所形成的关节相关参数构建得到，所述关节相关参数包括：所述初始点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第三旋转关节的方向矢量、所述第三旋转关节的第三关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第二移动关节的方向矢量，所述中间点包括所述机器人本体的末端由所述初始点运动至所述指令点的过程中所经过的指定点；根据所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，控制所述三关节机械臂运动，以使得所述机器人本体的末端由所述初始点运动至所述指令点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始函数关系包括：第一中间点对应的第一初始函数关系以及第二中间点对应的第二初始函数关系；所述约束函数关系包括第一约束函数关系以及第二约束函数关系；所述第一初始函数关系用于表征所述第一中间点与所述初始点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点、方向矢量以及第三关节角度之间的关系，所述第三旋转关节的方向矢量表征所述第三旋转关节的关节轴线的方向矢量；所述第二初始函数关系用于表征所述第二中间点与所述第一中间点、所述第二移动关节的移动距离以及方向矢量之间的关系，所述第二移动关节的方向矢量表征所述第二移动关节的关节轴线的方向矢量；所述第一约束函数关系用于表征所述第二移动关节的移动距离、所述第三旋转关节的第三关节角度以及第一关节相关参数之间的关系，所述第一关节相关参数包括：所述初始点、所述指令点、所述三关节机械臂中各关节的方向矢量以及所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点；所述第二约束函数关系用于表征所述第二移动关节的移动距离、所述第三旋转关节的关节角度以及第二关节相关参数之间的关系，所述第二关节相关参数包括：所述初始点、所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点、第二移动关节的方向矢量以及所述第三旋转关节的方向矢量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述位置关系为所述第一旋转关节的关节轴线垂直于所述第二移动关节的关节轴线，且所述第一旋转关节的关节轴线平行于所述第三旋转关节的关节轴线；所述根据所述三关节机械臂中各关节的关节轴线的位置关系以及预先构建的函数关系集，确定所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第
三旋转关节的第三关节角度，包括：根据所述初始点、所述第三旋转关节的关节轴线上的参考点以及所述第二移动关节的方向矢量，确定所述第一中间点；根据所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点以及所述第二移动关节的方向矢量，确定所述第二中间点；根据所述第一中间点、所述第二中间点、所述第二移动关节的方向矢量以及所述第二初始函数关系，确定所述第二移动关节的移动距离；将所述第二约束函数关系为目标函数关系，根据所述第二移动关节的移动距离以及所述目标函数关系，确定所述第三旋转关节的第三关节角度；根据所述第二中间点以及所述关节轴线模型函数关系，确定所述第一旋转关节的第一关节角度，所述关节轴线模型函数关系用于表征所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第二中间点与所述第一旋转关节的第一关节角度之间的关系。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述位置关系为所述第一旋转关节的关节轴线垂直于所述第二移动关节的关节轴线，且所述第一旋转关节的关节轴线不平行于所述第三旋转关节的关节轴线；所述根据所述三关节机械臂中各关节的关节轴线的位置关系以及预先构建的函数关系集，确定所述第一旋转关节的第一关节角度、所述第二移动关节的移动距离以及所述第三旋转关节的第三关节角度，包括：根据所述位置关系以及所述第一约束函数关系，确定所述第三旋转关节的第三关节角度；根据所述第三旋转关节的第三关节角度以及所述第二约束函数关系，确定所述第二移动关节的移动距离；根据所述第三旋转关节的第三关节角度、所述第二移动关节的移动距离、所述第一初始函数关系以及所述第二初始函数关系，确定第二中间点；根据所述第二中间点以及所述关节轴线模型函数关系，确定所述第一旋转关节的第一关节角度，所述关节轴线模型函数关系用于表征所述指令点、所述第一旋转关节的关节轴线上的参考点、所述第二中间点与所述第一旋转关节的第一关节角度之间的关系。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述位置关系为所述第一旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：杭州唯精医疗机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：