本申請(qǐng)涉及機(jī)器人，尤其涉及一種機(jī)械臂的控制方法、裝置、機(jī)器人和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算是核心問題之一，其目標(biāo)是根據(jù)機(jī)械臂末端執(zhí)行器的期望位姿，計(jì)算出機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)位置，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精確運(yùn)動(dòng)控制。對(duì)于由串聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)組成的常規(guī)機(jī)械臂，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算方法已經(jīng)較為成熟，能夠有效地求解出機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)位置，并滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)、科研實(shí)驗(yàn)等場(chǎng)景下的應(yīng)用需求。

2、然而，隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，人形機(jī)器人等新型機(jī)器人逐漸成為研究熱點(diǎn)。在人形機(jī)器人手臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了追求擬人化效果，腕部等部位常采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也帶來了運(yùn)動(dòng)學(xué)上的復(fù)雜性。

3、因此，如何處理包含并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N機(jī)械臂的控制方法、裝置、機(jī)器人和存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題。

2、本申請(qǐng)一方面實(shí)施例提出了一種機(jī)械臂的控制方法，包括：

3、根據(jù)所述機(jī)械臂的至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際可達(dá)范圍和所述機(jī)械臂的末端期望到達(dá)的目標(biāo)位姿，確定在所述目標(biāo)位姿下所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置；

4、對(duì)所述機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，以使所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)的期望關(guān)節(jié)位置。

5、本申請(qǐng)另一方面實(shí)施例提出了一種機(jī)械臂的控制裝置，包括：

6、確定模塊，用于根據(jù)所述機(jī)械臂的至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際可達(dá)范圍和所述機(jī)械臂的末端期望到達(dá)的目標(biāo)位姿，確定在所述目標(biāo)位姿下所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置；

7、控制模塊，用于對(duì)所述機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，以使所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)的期望關(guān)節(jié)位置。

8、本申請(qǐng)還一方面實(shí)施例提出了一種機(jī)器人，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)如前述一方面所述的機(jī)械臂的控制方法。

9、本申請(qǐng)?jiān)僖环矫鎸?shí)施例提出了一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如前述一方面所述的機(jī)械臂的控制方法，或者，執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如前述另一方面所述的機(jī)械臂的控制方法。

10、本申請(qǐng)又一方面實(shí)施例提出了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如前述一方面所述的機(jī)械臂的控制方法，或者，執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如前述另一方面所述的機(jī)械臂的控制方法。

11、本申請(qǐng)?zhí)岢龅臋C(jī)械臂的控制方法、裝置、機(jī)器人和存儲(chǔ)介質(zhì)，在計(jì)算機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)，充分考慮機(jī)械臂的串聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)特性，即依據(jù)機(jī)械臂中串聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際可達(dá)范圍以及末端期望到達(dá)的目標(biāo)位姿，確定機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置，不僅能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置，極大程度地減少計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況之間的偏差，而且通過將機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際可達(dá)范圍作為限制條件，能夠充分利用機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)潛力，有效擴(kuò)大機(jī)械臂末端的運(yùn)動(dòng)范圍，使機(jī)械臂能夠到達(dá)更多的位姿，從而滿足更復(fù)雜的任務(wù)需求，使機(jī)械臂展現(xiàn)出更高的靈活性和適應(yīng)性。

12、本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)械臂的控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述機(jī)械臂的至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際可達(dá)范圍和所述機(jī)械臂的末端期望到達(dá)的目標(biāo)位姿，確定在所述目標(biāo)位姿下所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)中并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)限位和所述目標(biāo)位姿，確定所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述每條邊的法向量，確定所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的第一位置約束條件，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位置約束條件和所述目標(biāo)位姿，確定所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位置約束條件，對(duì)所述速度優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行求解，得到所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望速度參數(shù)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一位置約束條件、所述第二位置約束條件和所述速度約束條件，對(duì)所述速度優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行求解，得到所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望速度參數(shù)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一位置約束條件、所述第二位置約束條件和所述速度約束條件，對(duì)所述速度優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行求解，得到所述至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望速度參數(shù)，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，所述期望速度參數(shù)是第n輪迭代求解得到的，n為正整數(shù)，

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)位姿，采用下列中的任一項(xiàng)確定：

11.一種機(jī)械臂的控制裝置，其特征在于，包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊，用于：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊，用于：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊，用于：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊，用于：

16.一種機(jī)器人，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

17.一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，其特征在于，該程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N機(jī)械臂的控制方法、裝置、機(jī)器人和存儲(chǔ)介質(zhì)，涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，其中，方法包括：根據(jù)機(jī)械臂的至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際可達(dá)范圍和機(jī)械臂的末端期望到達(dá)的目標(biāo)位姿，確定在目標(biāo)位姿下至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置；對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，以使至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)的期望關(guān)節(jié)位置。由此，在計(jì)算機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)，依據(jù)至少一個(gè)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的實(shí)際可達(dá)范圍及末端期望到達(dá)的目標(biāo)位姿，確定各機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置，不僅能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出各機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的期望關(guān)節(jié)位置，極大程度地減少計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況之間的偏差，且能夠充分利用各機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)潛力，有效擴(kuò)大機(jī)械臂末端的運(yùn)動(dòng)范圍，使機(jī)械臂能夠到達(dá)更多的位姿。

技術(shù)研發(fā)人員：李亞楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京小米機(jī)器人技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/8/28