CN109048917B - 机器人自动控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

机器人自动控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质 Download PDF

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CN109048917B CN201811063856.8A CN201811063856A CN109048917B CN 109048917 B CN109048917 B CN 109048917B CN 201811063856 A CN201811063856 A CN 201811063856A CN 109048917 B CN109048917 B CN 109048917B
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麦晓明
王杨
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Guangdong Electric Power Design Institute
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China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
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Abstract

本申请实施例公开了一种机器人自动控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，本申请提供的方法，机器人能够自主控制机械臂末端根据运动路径进行移动，并且能够在移动过程中接收操控指令，计算操控指令与运动路径的当前路径指令的改变量，根据改变量生成新的运动控制指令，并且生成新运动路径，控制机械臂末端根据新的运动控制指令和新运动路径进行移动，直至到达终点，不需要人工远程实时同步操控机械臂末端移动和作业，机器人自主作业能力强，自动化程度高，作业效率高，解决了现有的机器人作业方式自动化程度低和作业效率低下的技术问题。

Description

机器人自动控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种机器人自动控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着社会经济的发展与科学技术的进步，人们对用电的质量和服务越来越高，电网的断电检修不仅给企业造成巨大的经济损失，还会给人们的日常生活造成诸多的不便。
带电作业是保证电网不间断供电的有效途径，然而，人工进行带电作业，存在很多局限性和安全隐患，如：电击、高空坠落，因此，寻找替代人工带电作业的方式成为了大势所趋。使用机器人替代人工进行带电作业，不仅能够打破人工带电作业的局限性，还能够提高带电作业的自动化水平，降低操作人员的工作强度和安全风险。但是，目前的机器人作业方式，采用主从控制的方式，操作人员在绝缘斗内操控主手，一方面远程控制机械臂运动，另一方面远程控制机械臂夹持的作业工具完成各种高压带电作业，这种方式虽然在一定程度上解放了操作人员的双手，降低了带电作业的安全风险，但是机器人的自主控制程度低，机器人实现带电作业需在操作人员的实时操作下才能正常作业，自动化程度低，作业效率低下。
发明内容
本申请实施例提供了一种机器人自动控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，解决了现有的机器人作业方式自动化程度低和作业效率低下的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种机器人自动控制方法，包括：
101、控制机械臂末端按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，执行步骤102，若是，执行步骤103；
102、控制所述机械臂末端按所述运动路径继续移动，直至所述机械臂末端到达所述运动路径的终点；
103、计算所述移动路径的当前路径指令与所述操控指令的改变量，将所述改变量与所述当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得所述机械臂末端根据所述运动控制指令和所述新运动路径移动，直至所述机械臂末端到达所述新运动路径的终点，所述改变量包括速度改变量、位姿改变量和加速度改变量。
优选地，所述控制机械臂按生成的运动路径移动，具体包括：
控制机械臂末端根据非线性反馈控制规律，按生成的运动路径移动，所述非线性反馈控制规律为：
Figure BDA0001797813550000021
其中，q为机械臂关节角度矢量，D为机械臂惯性矩阵，
Figure BDA0001797813550000022
为向心力和科氏力项，G(q)为重力项，τ为关节力矩矢量，J为雅可比矩阵，Kv为位置控制增益，Kp为速度控制增益，e(s)为基于路径坐标定义的位置误差，
Figure BDA0001797813550000023
为基于路径坐标定义的速度误差，
Figure BDA0001797813550000024
为机械臂关节速度矢量，
Figure BDA0001797813550000025
为雅可比矩阵自变量的一阶求导，
Figure BDA0001797813550000026
为操控指令的加速度指令。
优选地，所述计算所述移动路径的当前路径指令与所述操控指令的改变量，具体包括：
计算所述移动路径的当前路径指令与所述操控指令的空间矢量夹角α、所述操控指令的指令方向上的投影
Figure BDA0001797813550000027
和所述指令方向的法线方向上的投影
Figure BDA0001797813550000028
根据预置公式计算速度改变量
Figure BDA0001797813550000029
对所述速度改变量进行积分运算，得到位姿改变量，并对所述速度改变量进行求导运算，得到加速度改变量，所述预置公式为：
Figure BDA00017978135500000210
其中，
Figure BDA00017978135500000211
为速度改变量，
Figure BDA00017978135500000212
为当前路径的速度指令，
Figure BDA00017978135500000213
为操控指令的速度指令。
优选地，所述位置坐标和所述姿态坐标的向量表示为：
Y＝[x,y,z,O,A,T]，
其中，x，y，z，为机械臂末端在全局坐标系下的位置坐标，O，A，T，分别为x，y，z三个方向上的姿态角度。
优选地，步骤103之后，还包括：
104、通过所述机械臂末端控制作业工具动作，完成电路系统的检测和/或维修作业。
优选地，步骤101之前，还包括：
100、获取目标物在全局坐标系中的三维空间坐标，根据所述三维空间坐标，以避障和最短作业路径为原则，生成所述机械臂末端的运动路径，其中，所述目标物包括：机械臂末端、作业目标和障碍物，所述三维空间坐标包括：位置坐标和姿态坐标。
优选地，步骤100之前，还包括：
001、以机器人基座中心为全局坐标系原点，建立相对于目标物静止的全局坐标系。
本申请第二方面提供一种机器人自动控制装置，包括：
控制模块，用于控制机械臂末端按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，触发第一移动模块，若是，触发第二移动模块；
所述第一移动模块，用于控制所述机械臂末端按所述运动路径继续移动，直至所述机械臂末端到达所述运动路径的终点；
所述第二移动模块，用于计算所述移动路径的当前路径指令与所述操控指令的改变量，将所述改变量与所述当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得所述机械臂末端根据所述运动控制指令和所述新运动路径移动，直至所述机械臂末端到达所述新运动路径的终点，所述改变量包括速度改变量、位姿改变量和加速度改变量。
本申请第三方面提供一种机器人自动控制设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行前述的任一项所述的机器人自动控制方法。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行前述的任一项所述的机器人自动控制方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例中，提供了一种机器人自动控制方法，包括：控制机械臂末端按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，控制机械臂末端按运动路径继续移动，直至机械臂末端到达运动路径的终点，若是，计算移动路径的当前路径指令与操控指令的改变量，将改变量与当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径移动，直至机械臂末端到达新运动路径的终点，改变量包括速度改变量、位姿改变量和加速度改变量。本申请提供的方法，机器人能够自主控制机械臂末端根据运动路径进行移动，并且能够在移动过程中接收操控指令，计算操控指令与运动路径的当前路径指令的改变量，根据改变量生成新的运动控制指令，并且生成新运动路径，控制机械臂末端根据新的运动控制指令和新运动路径进行移动，直至到达终点，不需要人工远程实时同步操控机械臂末端移动和作业，机器人自主作业能力强，自动化程度高，作业效率高，解决了现有的机器人作业方式自动化程度低和作业效率低下的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中一种机器人自动控制方法的第一个流程示意图；
图2为本申请实施例中一种机器人自动控制方法的第二个流程示意图；
图3为本申请实施例中一种机器人自动控制方法的第三个流程示意图；
图4为本申请实施例中一种机器人自动控制装置一个结构示意图；
图5为本申请实施例中一种机器人自动控制设备一个结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应理解，本申请应用于机器人自动控制系统，请参阅图1，本申请实施例提供的一种机器人自动控制方法，包括：
101、控制机械臂末端按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，执行步骤102，若是，执行步骤103；
102、控制机械臂末端按运动路径继续移动，直至机械臂末端到达运动路径的终点；
103、计算移动路径的当前路径指令与操控指令的改变量，将改变量与当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径移动，直至机械臂末端到达新运动路径的终点，改变量包括速度改变量、位姿改变量和加速度改变量。
需要说明的是，本申请实施例中，当系统生成运动路径之后，自动控制机器人的机械臂末端按照运动路径进行移动，在移动的过程中，系统实时检测是否接收到操控指令，如果没有接收到操控指令，则控制机械臂末端按运动路径移动，操控指令可以是操作者通过控制端发送的操控指令，操作者可以通过控制端的显示屏查看系统运行情况，在出现突发事件时，比如障碍物的位置突然改变、新的障碍物出现等，操作者可以通过控制端发送相关的操控指令给机器人，机器人在接收到操控指令之后，计算操控指令与当前路径指令的改变量，将改变量与当前路径指令叠加，生层新的运动控制指令，同时生成新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径进行移动，直至到达新运动路径的终点，可以理解的是，在机械臂末端根据新运动路径移动过程中，还可以继续实时检测是否接收到操控指令，并执行相应的指令生成和路径生成操作。
本申请实施例提供了一种机器人自动控制方法，机器人能够自主控制机械臂末端根据运动路径进行移动，并且能够在移动过程中接收操控指令，计算操控指令与运动路径的当前路径指令的改变量，根据改变量生成新的运动控制指令，并且生成新运动路径，控制机械臂末端根据新的运动控制指令和新运动路径进行移动，直至到达终点，不需要人工远程实时同步操控机械臂末端移动和作业，机器人自主作业能力强，自动化程度高，作业效率高，解决了现有的机器人作业方式自动化程度低和作业效率低下的技术问题。
为了便于理解，请参阅图2，本申请提供的一种机器人自动控制方法的另一实施例，包括：
201、控制机械臂末端根据非线性反馈控制规律，按运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，执行步骤202，若是，执行步骤203至205。
202、控制机械臂末端按运动路径继续移动，直至机械臂末端到达运动路径的终点。
203、计算移动路径的当前路径指令与操控指令的空间矢量夹角α、操控指令的指令方向上的投影
Figure BDA0001797813550000061
和指令方向的法线方向上的投影
Figure BDA0001797813550000062
204、根据预置公式计算速度改变量
Figure BDA0001797813550000063
对速度改变量进行积分运算，得到位姿改变量，并对速度改变量进行求导运算，得到加速度改变量。
205、将位姿改变量、速度改变量和加速度改变量与分别与当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径移动，直至机械臂末端到达新运动路径的终点，非线性反馈控制规律为：
Figure BDA0001797813550000064
其中，q为机械臂关节角度矢量，D为机械臂惯性矩阵，
Figure BDA0001797813550000065
为向心力和科氏力项，G(q)为重力项，τ为关节力矩矢量，J为雅可比矩阵，Kv为位置控制增益，Kp为速度控制增益，e(s)为基于路径坐标定义的位置误差，
Figure BDA0001797813550000066
为基于路径坐标定义的速度误差，
Figure BDA0001797813550000067
为机械臂关节速度矢量，
Figure BDA0001797813550000068
为机械臂关节加速度矢量，
Figure BDA0001797813550000069
为雅可比矩阵自变量的一阶求导，
Figure BDA00017978135500000610
为操控指令的加速度指令，预置公式为：
Figure BDA00017978135500000611
其中，
Figure BDA00017978135500000612
为速度改变量，
Figure BDA00017978135500000613
为当前路径的速度指令，
Figure BDA00017978135500000614
为操控指令的速度指令。
需要说明的是，本申请实施例中，基于路径坐标定义的位置误差e(s)的表达式为：e(s)＝Yd(s)-Y(s)，其中，Yd(s)为操控指令的位置指令，Y(s)为当前路径的位置指令，基于路径坐标定义的速度误差
Figure BDA0001797813550000071
的表达式为：
Figure BDA0001797813550000072
其中，
Figure BDA0001797813550000073
为操控指令的速度指令，
Figure BDA0001797813550000074
为当前路径的速度指令。机械臂在关节空间的动力学模型为
Figure BDA0001797813550000075
在非线性反馈控制规律下，机械臂在关节空间是实际力矩输入量(控制输入量)即表示为
Figure BDA0001797813550000076
本申请实施例中，将操控指令与当前路径指令融合，融合的方式为，计算操控指令与当前路径指令的空间矢量夹角α、操控指令的指令方向上的投影
Figure BDA0001797813550000077
和指令方向的法线方向上的投影
Figure BDA0001797813550000078
根据预置公式计算速度改变量
Figure BDA0001797813550000079
在求出速度改变量
Figure BDA00017978135500000710
之后，对速度改变量
Figure BDA00017978135500000711
进行积分运算，得到位姿改变量
Figure BDA00017978135500000712
对速度改变量
Figure BDA00017978135500000713
进行求导运算，得到加速度改变量
Figure BDA00017978135500000714
当然，本申请实施例所指的速度可以是角速度，加速度可以是角加速度，再将三个改变量与路径规划指令对应的位姿指令、速度指令和加速度指令进行叠加融合，得到新的运动控制指令，并生成新运动路径，使得机器人末端根据运动控制指令和新运动路径进行移动，实现了不依赖于时间，而是基于事件的带电作业机器人自主运动规划与控制，进一步提高了机器人的自主控制能力，自动化程度高。
进一步地，位置坐标和姿态坐标的向量表示为：
Y＝[x,y,z,O,A,T]，
其中，x，y，z，为机械臂末端在全局坐标系下的位置坐标，O，A，T，分别为x，y，z三个方向上的姿态角度。
为了便于理解，请参阅图3，本申请提供的一种机器人自动控制方法的再一实施例，包括：
301、以机器人基座中心为全局坐标系原点，建立相对于目标物静止的全局坐标系。
需要说明的是，本申请实施例中，可以借助第三方设备，如升降机、斗臂车等，将机器人和控制主机等相关设备送入带电作业的工作区域，通过摄像头捕获机器人的机械臂及工作场景图像，并将图像传送至控制主机进行图像数据处理，然后以机器人的基座中心为全局坐标系的原点，建立相对于目标物静止的全局坐标系，确定装有作业工具的机械臂末端、作业目标和障碍物在全局坐标系下的三维空间位置和姿态坐标，可以理解的是，本申请实施例中，障碍物可能存在也可能不存在，具体根据实际应用情况加以确定，本申请实施例中所指的作业工具，指根据作业任务所设计的装载在机器人末端的工器具的统称。
302、获取目标物在全局坐标系中的三维空间坐标，根据三维空间坐标，以避障和最短作业路径为原则，生成机械臂末端的运动路径，其中，目标物包括：机械臂末端、作业目标和障碍物，三维空间坐标包括：位置坐标和姿态坐标。
需要说明的是，本申请实施例中，建立全局坐标系之后，获取目标物在全局坐标系中的三维空间坐标，以避障和最短作业路径为原则，生成机械臂末端的运动路径，在不存在障碍物的情况下，计算机械臂末端至作业目标的路径距离，以最短作业路径为原则，生成唯一的机械臂末端的运动路径，在存在障碍物的情况下，根据障碍物在全局坐标系中的坐标分布确定障碍物模型，以机械臂末端至作业目标的路径最短为迭代计算终止条件，以路径与障碍物模型不接触为计算约束条件，生成可行解，得到机械臂末端的运动路径。
303、控制机械臂末端根据非线性反馈控制规律，按运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，执行步骤304，若是，执行步骤305至307。
304、控制机械臂末端按运动路径继续移动，直至机械臂末端到达运动路径的终点。
305、计算移动路径的当前路径指令与操控指令的空间矢量夹角α、操控指令的指令方向上的投影
Figure BDA0001797813550000081
和指令方向的法线方向上的投影
Figure BDA0001797813550000082
306、根据预置公式计算速度改变量
Figure BDA0001797813550000083
对速度改变量进行积分运算，得到位姿改变量，并对速度改变量进行求导运算，得到加速度改变量。
307、将位姿改变量、速度改变量和加速度改变量与分别与当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径移动，直至机械臂末端到达新运动路径的终点，非线性反馈控制规律为：
Figure BDA0001797813550000091
其中，q为机械臂关节角度矢量，D为机械臂惯性矩阵，
Figure BDA0001797813550000092
为向心力和科氏力项，G(q)为重力项，τ为关节力矩矢量，J为雅可比矩阵，Kv为位置控制增益，Kp为速度控制增益，e(s)为基于路径坐标定义的位置误差，
Figure BDA0001797813550000093
为基于路径坐标定义的速度误差，
Figure BDA0001797813550000094
为机械臂关节速度矢量，
Figure BDA0001797813550000095
为机械臂关节加速度矢量，
Figure BDA0001797813550000096
为雅可比矩阵自变量的一阶求导，
Figure BDA0001797813550000097
为操控指令的加速度指令，预置公式为：
Figure BDA0001797813550000098
其中，
Figure BDA0001797813550000099
为速度改变量，
Figure BDA00017978135500000910
为当前路径的速度指令，
Figure BDA00017978135500000911
为操控指令的速度指令。
308、通过机械臂末端控制作业工具动作，完成电路系统的检测和/或维修作业。
需要说明的是，本申请实施例中，机械臂末端根据运动路径或新运动路径到达目标终点位置和姿态之后，控制作业工具动作，使机器人带电作业，完成电路系统的检测和/或维修作业。
进一步地，位置坐标和姿态坐标的向量表示为：
Y＝[x,y,z,O,A,T]，
其中，x，y，z，为机械臂末端在全局坐标系下的位置坐标，O，A，T，分别为x，y，z三个方向上的姿态角度。
以上是本申请提供的一种机器人自动控制方法的再一个实施例，以下是本申请提供的一种机器人自动控制方法的一个应用例。
本申请提供的一种机器人自动控制方法的应用例，在机器人和控制主机等相关设备在工作区域准备就绪之后，通过摄像头捕获机器人的机械臂及工作场景图像，并将图像传送至控制主机进行图像数据处理，控制主机以机器人的基座中心为全局坐标系的原点，建立相对于目标物静止的全局坐标系，确定装有作业工具的机械臂末端、作业目标和障碍物在全局坐标系下的三维空间位置和姿态坐标，以避障和最短作业路径为原则，生成机械臂末端的运动路径，控制机械臂末端根据运动路径进行向作业目标靠近的移动，并实时检测是否接收到后台的控制端发送过来的操控指令，若否，控制机械臂末端按运动路径继续移动，直至机械臂末端到达运动路径的终点，若是，计算移动路径的当前路径指令与操控指令的改变量，将改变量与当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径移动，并且，不断实时检测是否有新的操控指令，在有新的操控指令的情况下执行生成新的运动控制指令和新运动路径操作，直至机械臂末端到达新运动路径的终点，机械臂末端根据运动路径或新运动路径到达目标终点位置和姿态之后，控制主机通过机械臂末端控制作业工具动作，使机器人带电作业，完成电路系统的检测和/或维修作业。
为了便于理解，请参阅图4，本申请提供的一种机器人自动控制装置的一个实施例，包括：
控制模块401，用于控制机械臂末端按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，触发第一移动模块402，若是，触发第二移动模块403。
第一移动模块402，用于控制机械臂末端按运动路径继续移动，直至机械臂末端到达运动路径的终点。
第二移动模块403，用于计算移动路径的当前路径指令与操控指令的改变量，将改变量与当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径移动，直至机械臂末端到达新运动路径的终点，改变量包括速度改变量、位姿改变量和加速度改变量。
执行模块404，用于通过机械臂末端控制作业工具动作，完成电路系统的检测和/或维修作业；
获取模块405，用于获取目标物在全局坐标系中的三维空间坐标，根据三维空间坐标，以避障和最短作业路径为原则，生成机械臂末端的运动路径，其中，目标物包括：机械臂末端、作业目标和障碍物，三维空间坐标包括：位置坐标和姿态坐标；
建模模块406，用于以机器人基座中心为全局坐标系原点，建立相对于目标物静止的全局坐标系。
控制模块401，具体用于控制机械臂末端根据非线性反馈控制规律，按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令若否，触发第一移动模块402，若是，触发第二移动模块403，非线性反馈控制规律为：
Figure BDA0001797813550000111
其中，q为机械臂关节角度矢量，D为机械臂惯性矩阵，
Figure BDA0001797813550000112
为向心力和科氏力项，G(q)为重力项，τ为关节力矩矢量，J为雅可比矩阵，Kv为位置控制增益，Kp为速度控制增益，e(s)为基于路径坐标定义的位置误差，
Figure BDA0001797813550000113
为基于路径坐标定义的速度误差，
Figure BDA0001797813550000114
为机械臂关节速度矢量，
Figure BDA0001797813550000115
为雅可比矩阵自变量的一阶求导，
Figure BDA0001797813550000116
为操控指令的加速度指令。
第二移动模块403，具体用于计算移动路径的当前路径指令与操控指令的空间矢量夹角α、操控指令的指令方向上的投影
Figure BDA0001797813550000117
和指令方向的法线方向上的投影
Figure BDA0001797813550000118
根据预置公式计算速度改变量
Figure BDA0001797813550000119
对速度改变量进行积分运算，得到位姿改变量，并对速度改变量进行求导运算，得到加速度改变量，将改变量与当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得机械臂末端根据运动控制指令和新运动路径移动，直至机械臂末端到达新运动路径的终点。预置公式为：
Figure BDA00017978135500001110
其中，
Figure BDA00017978135500001111
为速度改变量，
Figure BDA00017978135500001112
为当前路径的速度指令，
Figure BDA00017978135500001113
为操控指令的速度指令。
为了便于理解，请参阅图5，本申请提供的一种机器人自动控制设备的一个实施例，包括：处理器501以及存储器502：
存储器502用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器501；
处理器501用于根据程序代码中的指令执行前述的任意一种机器人自动控制方法。
以上是本申请提供的一种机器人自动控制设备的一个实施例，以下是本申请提供的一种计算机可读存储介质的一个实施例。
本申请提供的一种机器人自动控制设备，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行前述的任意一种机器人自动控制方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种机器人自动控制方法，其特征在于，包括：
101、控制机械臂末端按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，执行步骤102，若是，执行步骤103；
102、控制所述机械臂末端按所述运动路径继续移动，直至所述机械臂末端到达所述运动路径的终点；
103、计算所述运动路径的当前路径指令与所述操控指令的改变量，将所述改变量与所述当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得所述机械臂末端根据所述运动控制指令和所述新运动路径移动，直至所述机械臂末端到达所述新运动路径的终点，所述改变量包括速度改变量、位姿改变量和加速度改变量；
所述计算所述运动路径的当前路径指令与所述操控指令的改变量，具体包括：
计算所述运动路径的当前路径指令与所述操控指令的空间矢量夹角α、所述操控指令的指令方向上的投影
Figure FDA0003046263620000011
和所述指令方向的法线方向上的投影
Figure FDA0003046263620000012
根据预置公式计算速度改变量
Figure FDA0003046263620000013
对所述速度改变量进行积分运算，得到位姿改变量，并对所述速度改变量进行求导运算，得到加速度改变量，所述预置公式为：
Figure FDA0003046263620000014
其中，
Figure FDA0003046263620000015
为速度改变量，
Figure FDA0003046263620000016
为当前路径的速度指令，
Figure FDA0003046263620000017
为操控指令的速度指令。
2.根据权利要求1所述的机器人自动控制方法，其特征在于，所述控制机械臂按生成的运动路径移动，具体包括：
控制机械臂末端根据非线性反馈控制规律，按生成的运动路径移动，所述非线性反馈控制规律为：
Figure FDA0003046263620000018
其中，q为机械臂关节角度矢量，D为机械臂惯性矩阵，
Figure FDA0003046263620000019
为向心力和科氏力项，G(q)为重力项，τ为关节力矩矢量，J为雅可比矩阵，Kv为位置控制增益，Kp为速度控制增益，e(s)为基于路径坐标定义的位置误差，
Figure FDA0003046263620000021
为基于路径坐标定义的速度误差，
Figure FDA0003046263620000022
为机械臂关节速度矢量，
Figure FDA0003046263620000023
为雅可比矩阵自变量的一阶求导，
Figure FDA0003046263620000024
为操控指令的加速度指令。
3.根据权利要求1所述的机器人自动控制方法，其特征在于，位置坐标和姿态坐标的向量表示为：
Y＝[x,y,z,O,A,T]，
其中，x，y，z，为机械臂末端在全局坐标系下的位置坐标，O，A，T，分别为x，y，z三个方向上的姿态角度。
4.根据权利要求1所述的机器人自动控制方法，其特征在于，步骤103之后，还包括：
104、通过所述机械臂末端控制作业工具动作，完成电路系统的检测和/或维修作业。
5.根据权利要求1所述的机器人自动控制方法，其特征在于，步骤101之前，还包括：
100、获取目标物在全局坐标系中的三维空间坐标，根据所述三维空间坐标，以避障和最短作业路径为原则，生成所述机械臂末端的运动路径，其中，所述目标物包括：机械臂末端、作业目标和障碍物，所述三维空间坐标包括：位置坐标和姿态坐标。
6.根据权利要求5所述的机器人自动控制方法，其特征在于，步骤100之前，还包括：
001、以机器人基座中心为全局坐标系原点，建立相对于目标物静止的全局坐标系。
7.一种机器人自动控制装置，其特征在于，包括：
控制模块，用于控制机械臂末端按生成的运动路径移动，并实时检测是否接收到操控指令，若否，触发第一移动模块，若是，触发第二移动模块；
所述第一移动模块，用于控制所述机械臂末端按所述运动路径继续移动，直至所述机械臂末端到达所述运动路径的终点；
所述第二移动模块，用于计算所述运动路径的当前路径指令与所述操控指令的改变量，将所述改变量与所述当前路径指令叠加，生成新的运动控制指令和新运动路径，使得所述机械臂末端根据所述运动控制指令和所述新运动路径移动，直至所述机械臂末端到达所述新运动路径的终点，所述改变量包括速度改变量、位姿改变量和加速度改变量；
所述计算所述运动路径的当前路径指令与所述操控指令的改变量，具体包括：
计算所述运动路径的当前路径指令与所述操控指令的空间矢量夹角α、所述操控指令的指令方向上的投影
Figure FDA0003046263620000031
和所述指令方向的法线方向上的投影
Figure FDA0003046263620000032
根据预置公式计算速度改变量
Figure FDA0003046263620000033
对所述速度改变量进行积分运算，得到位姿改变量，并对所述速度改变量进行求导运算，得到加速度改变量，所述预置公式为：
Figure FDA0003046263620000034
其中，
Figure FDA0003046263620000035
为速度改变量，
Figure FDA0003046263620000036
为当前路径的速度指令，
Figure FDA0003046263620000037
为操控指令的速度指令。
8.一种机器人自动控制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-6任一项所述的机器人自动控制方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-6任一项所述的机器人自动控制方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109986556B (zh) * 2019-02-19 2022-10-04 宁波凯德科技服务有限公司 一种焊接机器人运动规划离散束方法
CN110253565B (zh) * 2019-05-22 2021-07-20 深圳镁伽科技有限公司 运动控制部件、运动控制方法、机器人及运动控制系统
CN112191354A (zh) * 2020-10-09 2021-01-08 矿冶科技集团有限公司 控制方法、装置、系统、控制设备及计算机可读存储介质
CN114508222B (zh) * 2020-11-16 2023-06-20 广东博智林机器人有限公司 基于机器人的刮涂作业方法和装置
CN114274147B (zh) * 2022-02-10 2023-09-22 北京航空航天大学杭州创新研究院 目标跟踪控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质
CN114647247A (zh) * 2022-05-09 2022-06-21 中国铁建重工集团股份有限公司 一种机器人路径记忆控制方法、装置、系统及设备
CN117226850B (zh) * 2023-11-09 2024-04-26 国网山东省电力公司东营供电公司 带电作业机器人执行路径生成方法、系统、终端及介质

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104742127A (zh) * 2015-04-08 2015-07-01 深圳市山龙科技有限公司 一种机器人的控制方法及机器人
CN105437232A (zh) * 2016-01-11 2016-03-30 湖南拓视觉信息技术有限公司 一种控制多关节移动机器人避障的方法及装置
CN106003043A (zh) * 2016-06-20 2016-10-12 先驱智能机械（深圳）有限公司 机械臂的避障方法及避障系统
CN106584455A (zh) * 2016-10-11 2017-04-26 苏州继企机电科技有限公司 一种遥操作机械臂系统的时延控制方法
JP2017516670A (ja) * 2014-06-05 2017-06-22 ソフトバンク・ロボティクス・ヨーロッパＳｏｆｔｂａｎｋ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｅｕｒｏｐｅ 衝突回避および軌道復帰能力を有する人型ロボット
CN106994684A (zh) * 2009-02-03 2017-08-01 范努克机器人技术美国有限公司 控制机器人工具的方法
CN107402567A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 科沃斯机器人股份有限公司 组合机器人及其巡航路径生成方法
CN107414825A (zh) * 2017-06-27 2017-12-01 中国科学技术大学 工业机器人平滑抓取移动物体的运动规划系统及其方法
CN107818333A (zh) * 2017-09-29 2018-03-20 爱极智（苏州）机器人科技有限公司 基于深度信念网络的机器人避障行为学习和目标搜索方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10463212B2 (en) * 2016-05-20 2019-11-05 Lg Electronics Inc. Autonomous cleaner

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106994684A (zh) * 2009-02-03 2017-08-01 范努克机器人技术美国有限公司 控制机器人工具的方法
JP2017516670A (ja) * 2014-06-05 2017-06-22 ソフトバンク・ロボティクス・ヨーロッパＳｏｆｔｂａｎｋ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｅｕｒｏｐｅ 衝突回避および軌道復帰能力を有する人型ロボット
CN104742127A (zh) * 2015-04-08 2015-07-01 深圳市山龙科技有限公司 一种机器人的控制方法及机器人
CN105437232A (zh) * 2016-01-11 2016-03-30 湖南拓视觉信息技术有限公司 一种控制多关节移动机器人避障的方法及装置
CN107402567A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 科沃斯机器人股份有限公司 组合机器人及其巡航路径生成方法
CN106003043A (zh) * 2016-06-20 2016-10-12 先驱智能机械（深圳）有限公司 机械臂的避障方法及避障系统
CN106584455A (zh) * 2016-10-11 2017-04-26 苏州继企机电科技有限公司 一种遥操作机械臂系统的时延控制方法
CN107414825A (zh) * 2017-06-27 2017-12-01 中国科学技术大学 工业机器人平滑抓取移动物体的运动规划系统及其方法
CN107818333A (zh) * 2017-09-29 2018-03-20 爱极智（苏州）机器人科技有限公司 基于深度信念网络的机器人避障行为学习和目标搜索方法

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