【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂控制，尤其涉及一种冗余机械臂连续运动的控制方法、装置和电子设备。
技术介绍
1、冗余机械臂一般是指关节空间维度大于工作空间维度的机械臂，在医疗科技等领域得到了越来越多的应用。
2、例如，在髋关节置换术中，髋臼磨削时，可以根据医生操作力生成姿态调整的连续运动轨迹，并基于连续运动轨迹控制冗余机械臂带动磨锉进行磨削；在膝关节置换术中，股骨截骨时，可以根据医生操作力生成平面内连续运动轨迹，并基于平面内连续运动轨迹控制冗余机械臂带动摆锯进行截骨等。
3、在控制冗余机械臂连续运动的过程中，为了避免因到达关节限位导致冗余机械臂运动停止，通常需要考虑回避关节限位的问题，因此，如何在控制冗余机械臂连续运动的过程中，有效地回避关节限位是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种冗余机械臂连续运动的控制方法、装置和电子设备，在控制冗余机械臂连续运动的过程中，可以有效地回避关节限位。
2、本专利技术提供一种冗余机械臂连续运动的控制方法，该冗余机械臂连续运动的控制方法可以包括：
3、根据冗余机械臂的关节角度反馈值，确定关节空间下，所述冗余机械臂的关节在第一时刻对应的第一关节角度，以及所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻的前一时刻对应的第二关节角度。
4、根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度，确定所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵；并根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角
5、根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵和所述避关节限位的目标权重矩阵，控制所述冗余机械臂连续运动。
6、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制方法，所述根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度和所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节角度，确定避关节限位的目标权重矩阵，包括：
7、将所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度输入至预设的关节限位优化函数模型对应的梯度函数模型中，得到所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节梯度，并将所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节角度输入至所述梯度函数模型中，得到所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节梯度。
8、根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节梯度和在所述前一时刻对应的第二关节梯度，确定所述冗余机械臂的关节对应的梯度变化量。
9、根据所述冗余机械臂的关节对应的梯度变化量，确定所述目标权重矩阵。
10、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制方法，所述根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵和所述避关节限位的目标权重矩阵，控制所述冗余机械臂连续运动，包括：
11、根据预设的奇异度量模型和所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵，确定变阻尼系数。
12、根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵、所述变阻尼系数以及所述目标权重矩阵构造最小二乘微分运动学方程；并根据所述最小二乘微分运动学方程，预测所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻的下一时刻对应的目标关节角度。
13、根据所述冗余机械臂的关节在所述下一时刻对应的目标关节角度控制所述冗余机械臂连续运动。
14、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制方法，所述根据所述奇异度量模型和所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵，确定变阻尼系数，包括：
15、根据所述奇异度量模型，确定所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵对应的最小奇异值。
16、根据所述最小奇异值，确定所述变阻尼系数。
17、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制方法，所述根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵、所述变阻尼系数以及所述目标权重矩阵构造最小二乘微分运动学方程，包括：
18、对梯度函数模型的梯度范围进行修正，得到修正后的梯度函数模型。
19、根据所述修正后的梯度函数模型对应的梯度模长的边界阈值，对所述目标权重矩的逆矩阵中的对角线元素进行修正，得到目标逆矩阵。
20、根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵、所述变阻尼系数以及所述目标逆矩阵构造所述最小二乘微分运动学方程。
21、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制方法，所述根据所述最小二乘微分运动学方程，预测所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻的下一时刻对应的目标关节角度，包括：
22、采用运动学逆解迭代方法对所述最小二乘微分运动学方程进行计算，得到所述冗余机械臂的关节在所述下一时刻对应的目标关节角度。
23、本专利技术还提供了一种冗余机械臂连续运动的控制装置，该冗余机械臂连续运动的控制装置可以包括：
24、确定单元，用于根根据冗余机械臂的关节角度反馈值，确定关节空间下，所述冗余机械臂的关节在第一时刻对应的第一关节角度，以及所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻的前一时刻对应的第二关节角度。
25、处理单元，用于根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度，确定所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵；并根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度和所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节角度，确定避关节限位的目标权重矩阵。
26、控制单元，用于根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵和所述避关节限位的目标权重矩阵，控制所述冗余机械臂连续运动。
27、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制装置，所述处理单元，具体用于将所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度输入至预设的关节限位优化函数模型对应的梯度函数模型中，得到所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节梯度，并将所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节角度输入至所述梯度函数模型中，得到所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节梯度；根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节梯度和在所述前一时刻对应的第二关节梯度，确定所述冗余机械臂的关节对应的梯度变化量；根据所述冗余机械臂的关节对应的梯度变化量，确定所述目标权重矩阵。
28、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制装置，所述控制单元，具体用于根据预设的奇异度量模型和所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵，确定变阻尼系数；根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵、所述变阻尼系数以及所述目标权重矩阵构造最小二乘微分运动学方程；并根据所述最小二乘微分运动学方程，预测所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻的下一时刻对应的目标关节角度；根据所述冗余机械臂的关节在所述下一时刻对应的目标关节角度控制所述冗余机械臂连续运动。
29、根据本专利技术提供的一种冗余机械臂连续运动的控制装置，所述控制单元，具体用于根据所述奇异度量模型，确定所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵对应的最小奇异值；根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度和所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节角度，确定避关节限位的目标权重矩阵，包括：
3.根据权利要求1或2所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵和所述避关节限位的目标权重矩阵，控制所述冗余机械臂连续运动，包括：
4.根据权利要求3所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述奇异度量模型和所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵，确定变阻尼系数，包括：
5.根据权利要求3所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵、所述变阻尼系数以及所述目标权重矩阵构造最小二乘微分运动学方程，包括：
6.根据权利要求3所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述最小二乘微分运动学方程，预测所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻的下一时刻对应的
7.一种冗余机械臂连续运动的控制装置，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的冗余机械臂连续运动的控制方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的冗余机械臂连续运动的控制方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的冗余机械臂连续运动的控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述冗余机械臂的关节在所述第一时刻对应的第一关节角度和所述冗余机械臂的关节在所述前一时刻对应的第二关节角度，确定避关节限位的目标权重矩阵，包括：
3.根据权利要求1或2所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵和所述避关节限位的目标权重矩阵，控制所述冗余机械臂连续运动，包括：
4.根据权利要求3所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述奇异度量模型和所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵，确定变阻尼系数，包括：
5.根据权利要求3所述的冗余机械臂连续运动的控制方法，其特征在于，所述根据所述冗余机械臂对应的雅克比矩阵、所述变阻尼系数以及所述目标权重矩阵构造最小二乘微分运动...
【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：
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