CN109531565A - 一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质 - Google Patents
一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109531565A CN109531565A CN201810980190.6A CN201810980190A CN109531565A CN 109531565 A CN109531565 A CN 109531565A CN 201810980190 A CN201810980190 A CN 201810980190A CN 109531565 A CN109531565 A CN 109531565A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mechanical arm
- joint
- torque
- control
- movement track
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 87
- 210000000323 shoulder joint Anatomy 0.000 claims description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- MFRCZYUUKMFJQJ-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane-2,5-dione;1,3-dioxan-2-one Chemical compound O=C1OCCCO1.O=C1COC(=O)CO1 MFRCZYUUKMFJQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002566 Capsicum Nutrition 0.000 description 1
- 244000131316 Panax pseudoginseng Species 0.000 description 1
- 239000006002 Pepper Substances 0.000 description 1
- 235000016761 Piper aduncum Nutrition 0.000 description 1
- 235000017804 Piper guineense Nutrition 0.000 description 1
- 244000203593 Piper nigrum Species 0.000 description 1
- 235000008184 Piper nigrum Nutrition 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008846 dynamic interplay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明实施例公开了一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质。通过采用上述技术方案,在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。实现通过低速总线低成本的控制服务机器人的机械臂与人进行动作交互。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,尤其涉及一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质。
背景技术
服务机器人属于机器人行业的一个分支,可以分为专业领域服务机器人、个人或家庭服务机器人,服务机器人的应用范围很广,主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。
目前,服务机器人的机械臂大多为位置控制,缺少和外界的交互,如简单的握手、拥抱等动作难以完成,严重影响服务机器人的体验感。虽然工业机器人当中的协作机械臂可以完成与人的交互,但是其使用昂贵的关节力矩传感器或者昂贵的空心杯直流电机,成本较高,而且通讯方式上也多采用Ethercat等高速总线,控制频率往往能达到1000Hz以上。比如,著名的日本软银pepper机器人的机械臂则仿照了协作机械臂的控制系统,手臂上使用了maxon电机,从而导致了机器人整体成本居高不下,也影响了服务机器人的应用推广。
发明内容
本发明实施例提供一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质,以实现通过低速总线低成本的控制服务机器人的机械臂与人进行动作交互。
第一方面,本发明实施例提供了一种机械臂的控制方法,该方法包括:
在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;
根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;
根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;
根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
第二方面,本发明实施例还提供了一种机械臂的控制装置,该装置包括:
轨迹规划模块,在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;
第一力矩计算模块,根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;
偏差力矩计算模块,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;
第一控制模块,根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
第三方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的机械臂的控制方法。
第四方面,本发明实施例还提供了一种服务机器人,包括存储器,处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例提供的机械臂的控制方法。
本发明实施例在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度,然后根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度,最后根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。实现通过低速总线低成本的控制服务机器人的机械臂与人进行动作交互。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种机械臂的控制框架图;
图2是本发明实施例提供的一种机械臂的控制方法的流程示意图;
图3是本发明实施例提供的另一种机械臂的控制方法的流程示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种机械臂的控制方法的流程示意图;
图5是本发明实施例提供的一种机械臂的控制装置的结构示意图;
图6是本发明实施例提供的一种服务机器人的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
示例性的,参见图1,图1是本发明实施例提供的一种机械臂的控制框架图,图1中包括:规划层110、控制器层120、总线层130以及驱动器层140。本发明涉及服务机器人的机械臂的控制方法,服务机器人的机械臂与人的交互主要完成两个动作:拥抱和握手,由于这两个动作都涉及到机械臂与人的肢体接触,故在服务机器人的机械臂触碰到人之后需要控制其输出力的大小,从而防止碰伤用户。此外,本发明通过低速总线和带电流环的电机实现对机械臂的控制,降低了服务机器人的出厂成本,同时实现了拥抱和握手动作的人机交互。具体实现为:拥抱和握手动作的控制均由规划层110,控制器层120,驱动器层140这三个部分组成。其中,规划层110用于完成预设运动轨迹的规划,然后由控制器层120进行动力学解算,最后在总线层130以30Hz速度通过485总线将控制指令发送到驱动器层140,而驱动器层140则能以较高的频率(1000Hz)来执行闭环或开环控制,从而使控制状态达到稳定。
图2为本发明实施例提供的一种机械臂的控制方法的流程示意图,该方法可以由本发明实施例提供的服务机器人来执行,该服务机器人可采用软件和/或硬件方式实现,该方法具体包括如下步骤:
步骤210、在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;
本发明中,服务机器人的机械臂与人的交互主要完成拥抱和握手两个动作,所以对应的,所述控制指令包括拥抱指令和/或握手指令。
本实施例中,所述控制指令指的是拥抱指令,服务机器人拥抱人的动作主要由手臂抬升、张开、大臂和小臂合拢与人接触这三个步骤完成。示例性的,在服务机器人接收到终端设备发送的拥抱指令时,首先会对目标对象(人)进行扫描以获取目标对象(人)的轮廓信息,所述轮廓信息包括身体的宽度和高度,进一步的,通过该轮廓信息得到进行拥抱动作时机械臂需要抬升的高度、张开以及合拢的角度、速度等信息,最后将这些信息发送到轨迹规划器,规划得到机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置θd和预设速度进一步的,根据运动轨迹参数得到机械臂的拥抱轨迹。需要说明的是,该步骤在规划层110实现。
步骤220、根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;
在得到机械臂进行拥抱动作的预设运动轨迹后,则由控制器层120根据规划的运动轨迹参数(θd和)计算机械臂关节的第一预设输出力矩τ1,τ1的计算公式为:其中,τ1为机械臂关节所需要的输出力矩,其由离心力和哥氏力关节重力G(θd),摩擦力τfric以及加速运动所需要的力τs四个部分组成,摩擦力则由库伦摩擦力和粘性摩擦构成。
步骤230、根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;
示例性的,控制器层120将预设机械臂关节力矩τ1以及规划的运动轨迹参数(θd和)以30Hz的速度通过485总线发送给机械臂各个关节的驱动器。驱动器层140通过电机编码器反馈的机械臂关节的当前位置θ和速度与规划的运动轨迹参数(θd和)进行对比计算偏差力矩。
其中,计算机械臂关节的偏差力矩,步骤如下:
S1:根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的当前参数与规划的所述运动轨迹参数的差值参数;
S2:根据所述差值参数计算所述机械臂关节的偏差力矩。
示例性的,偏差角度为Δθ=θd-θ,偏差速度为再将偏差分别乘以系数Kp和Kd转化为力矩值,对应公式如下:τp=KpΔθ,其中,偏差角度Δθ=θd-θ,偏差速度为所述差值参数,τp=KpΔθ,为机械臂关节的偏差力矩。
步骤240、根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
本实施例中,在得到偏差力矩τp=KpΔθ,之后,通过预设输入的机械臂关节力矩τ1对τp+τd进行限制,最后力矩值通过电流转换器转换成电流从而驱动电机运动。示例性的,选取第一预设输出力矩τ1和偏差力矩τp+τd中的最小值作为控制力矩,然后输出该控制力矩控制机械臂关节沿着规划的拥抱运动轨迹运动,即执行拥抱指令。
需要说明的是,本发明与传统的力矩前馈控制不同,传统的力矩前馈控制需要实时地解算动力学,并将解算结果以前馈的方式加到控制当中,因此其对控制器层140的运算速度以及对总线的通讯速度都有很高的要求。而本发明中提出的方式只需要以较慢的速度来计算动力学,然后将解算结果以限制的方式加入到控制当中,由驱动器层120以较高的控制频率来完成轨迹跟随,同时在接触到人时能停止并维持一定大小的拥抱力。
本实施例的技术方案,在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度,然后根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度,最后根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。实现通过低速总线低成本的控制服务机器人的机械臂与人进行动作交互。
图3是本发明实施例提供的另一种机械臂的控制方法的流程示意图,参见图3,该方法进一步包括如下步骤:
步骤310、在所述控制指令为握手指令时,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的第二预设输出力矩;
步骤320、选取所述第一预设输出力矩和偏差力矩中的最小值作为调节力矩;
步骤330、根据所述调节力矩控制所述机械臂关节处于预设握手位置,其中,所述预设握手位置为机械臂关节达到握手状态的初始位置;
步骤340、在检测到所述机械臂关节处于预设握手位置时,输出所述第二预设输出力矩控制所述机械臂关节执行所述握手指令。
本实施例中,讲述的是控制指令为握手指令时,机械臂与人交互完成握手动作的原理,执行握手指令的整体流程与执行拥抱指令的流程类似,握手之前首先在规划层110通过目标对象的轮廓信息确定握手时服务机器人机械臂的抬起高度,以及判断左手握手还是右手握手,然后由轨迹规划器完成机械臂握手动作的运动轨迹规划,得到θd和该部分与规划拥抱动作的运动轨迹原理是一样的。其次,控制器层120计算机械臂关节的第一预设输出力矩τ1,并通过总线发送到驱动器层140,从而控制机械臂达到握手状态的初始位置,这一部分的控制原理与拥抱的控制过程一致,控制服务机器人的机械臂在沿着预设轨迹运动的同时又能保证在碰到人时能停止运动。
不同的地方在于,在机械臂运动到握手状态的初始位置时,通过状态切换器将机械臂自动切换到握手状态,此时控制器计算机械臂关节的第二预设输出力矩τ2,所述第二预设输出力矩的表达式为其中,θd=C,C为预设握手位置的关节角,θ为机械臂关节的当前位置,为机械臂关节的当前速度,Kp为刚度矩阵,θd-θ为角度偏差值。此时,驱动器层140直接将τ2转化为电流从而驱动电机运动,以控制机械臂执行握手指令与人握手。示例性的,机械臂运动到握手状态的初始位置可以理解为,已控制机械臂抬起手臂形成了一个握手的姿势,不过此时机械臂是静止的,并未开始与人进行握手。在机械臂与人进行握手时,机械臂处于无重力、无摩擦的状态,因此能跟随人手施加的外力运动。
本实施例的技术方案,在上一个实施例的基础上,对机械臂做了进一步的控制,使机械臂可以完成动态的握手动作,可以理解为:拥抱动作的控制原理与握手动作处于初始位置的控制原理是一样的,在拥抱动作的控制原理可行的基础上,进一步扩展得到了机械臂与人动态交互的握手动作原理。该方案实现了服务机器人高难度的交互动作,使得服务机器人的机械臂与人交互的方案更完善。
图4是本发明实施例提供的另一种机械臂的控制方法的流程示意图,参见图4,该方法进一步包括如下步骤:
步骤410、在检测到所述机械臂关节偏离预设握手位置预设距离时,输出响应力矩控制所述机械臂关节返回所述预设握手位置。
示例性的,由于在外力作用下,机械臂会偏离握手状态的初始位置,故在机械臂关节偏离该握手状态的初始位置预设距离时,输出响应力矩控制机械臂关节返回握手状态的初始位置。可以理解为,在机械臂沿着握手运动轨迹运动到上限或下限时,该响应力矩使得机械臂产生一个反馈,即一个返回握手状态的初始位置的运动趋势,从而达到机械臂与人较好的交互体验感。其中,此处所述的预设距离可根据握手动作的实际场景设定一个适合握手场景的值,在此不做具体限定。
本实施例的技术方案,考虑到握手动作是个动态的人机交互过程,故对机械臂执行握手指令的场景做了进一步补充,该方案使得机械臂能持续握手动作且不会偏离预设运动轨迹。
图5是本发明实施例提供的一种机械臂的控制装置的结构示意图,该装置适用于执行本发明任意实施例提供的机械臂的控制方法,如图5所示,该装置包括:轨迹规划模块501、第一力矩计算模块502、偏差力矩计算模块503和第一控制模块504。
轨迹规划模块,在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;
第一力矩计算模块,根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;
偏差力矩计算模块,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;
第一控制模块,根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
本实施例提供的机械臂的控制装置,在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度,然后根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度,最后根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。实现通过低速总线低成本的控制服务机器人的机械臂与人进行动作交互。
在上述实施例的基础上,偏差力矩计算模块用于,
根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的当前参数与规划的所述运动轨迹参数的差值参数;
根据所述差值参数计算所述机械臂关节的偏差力矩。
在上述实施例的基础上,所述控制指令包括拥抱指令和/或握手指令。
在上述实施例的基础上,还包括:
第二力矩计算模块,用于在所述控制指令为握手指令时,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的第二预设输出力矩;
第二控制模块,用于根据所述第一预设输出力矩、第二预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述握手指令。
在上述实施例的基础上,第一控制模块用于,
在所述控制指令为拥抱指令时,选取所述第一预设输出力矩和偏差力矩中的最小值作为控制力矩;
根据所述控制力矩控制所述机械臂关节执行所述拥抱指令。
在上述实施例的基础上,第二控制模块还用于,
选取所述第一预设输出力矩和偏差力矩中的最小值作为调节力矩;
根据所述调节力矩控制所述机械臂关节处于预设握手位置,其中,所述预设握手位置为机械臂关节达到握手状态的初始位置;
在检测到所述机械臂关节处于预设握手位置时,输出所述第二预设输出力矩控制所述机械臂关节执行所述握手指令。
在上述实施例的基础上,还包括:
位置调整模块,在检测到所述机械臂关节偏离预设握手位置预设距离时,输出响应力矩控制所述机械臂关节返回所述预设握手位置。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如本发明所有实施例提供的机械臂的控制方法:也即,该程序被处理器执行时实现:在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
图6是本发明实施例提供的一种服务机器人的结构示意图,该服务机器人属于电子设备,该设备中可集成本发明实施例提供的机械臂的控制装置。参见图6,服务机器人600可以包括:存储器601,处理器602及存储在存储器601上并可在处理器602运行的计算机程序,所述处理器602执行所述计算机程序时实现如本发明实施例所述的机械臂的控制方法。
本发明实施例提供的服务机器人,在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (12)
1.一种机械臂的控制方法,其特征在于,包括:
在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;
根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;
根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;
根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,包括:
根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的当前反馈参数与规划的所述运动轨迹参数的差值参数;
根据所述差值参数计算所述机械臂关节的偏差力矩。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述控制指令包括拥抱指令和/或握手指令。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩之后,所述机械臂的控制方法还包括:
在所述控制指令为握手指令时,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的第二预设输出力矩;
根据所述第一预设输出力矩、第二预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述握手指令。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令,包括:
在所述控制指令为拥抱指令时,选取所述第一预设输出力矩和偏差力矩中的最小值作为控制力矩;
根据所述控制力矩控制所述机械臂关节执行所述拥抱指令。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,根据所述第一预设输出力矩、第二预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述握手指令,包括:
选取所述第一预设输出力矩和偏差力矩中的最小值作为调节力矩;
根据所述调节力矩控制所述机械臂关节处于预设握手位置,其中,所述预设握手位置为机械臂关节达到握手状态的初始位置;
在检测到所述机械臂关节处于预设握手位置时,输出所述第二预设输出力矩控制所述机械臂关节执行所述握手指令。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,输出所述第二预设输出力矩控制所述机械臂关节执行所述握手指令之后,还包括:
在检测到所述机械臂关节偏离预设握手位置预设距离时,输出响应力矩控制所述机械臂关节返回所述预设握手位置。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一预设输出力矩的表达式为其中,θd为机械臂关节的预设位置,为机械臂关节的预设速度,为离心力和哥氏力,G(θd)为关节重力,τfric为摩擦力,摩擦力由库伦摩擦力和粘性摩擦构成,τs为加速运动所需要的力。
9.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第二预设输出力矩的表达式为其中,θd=C,C为预设握手位置的关节角,θ为机械臂关节的当前位置,为机械臂关节的当前速度,Kp为刚度矩阵,θd-θ为角度偏差值。
10.一种机械臂的控制装置,其特征在于,包括:
轨迹规划模块,在接收到控制指令时,读取目标对象的轮廓信息并根据所述轮廓信息规划机械臂的运动轨迹参数,其中,所述运动轨迹参数包括各个时刻对应的机械臂关节的预设位置和预设速度;
第一力矩计算模块,根据规划的所述运动轨迹参数计算所述机械臂关节的第一预设输出力矩;
偏差力矩计算模块,根据规划的所述运动轨迹参数和当前的反馈参数计算所述机械臂关节的偏差力矩,其中,所述反馈参数包括机械臂关节的当前位置和当前速度;
第一控制模块,根据所述第一预设输出力矩和偏差力矩控制所述机械臂关节执行所述控制指令。
11.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一所述的机械臂的控制方法。
12.一种服务机器人,其特征在于,包括存储器,处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9中任一所述的机械臂的控制方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810980190.6A CN109531565B (zh) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | 一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810980190.6A CN109531565B (zh) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | 一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109531565A true CN109531565A (zh) | 2019-03-29 |
CN109531565B CN109531565B (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=65841205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810980190.6A Active CN109531565B (zh) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | 一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109531565B (zh) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110253565A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-09-20 | 北京镁伽机器人科技有限公司 | 运动控制部件、运动控制方法、机器人及运动控制系统 |
CN110370280A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-25 | 深圳市天博智科技有限公司 | 机器人行为的反馈控制方法、系统和计算机可读存储介质 |
CN111230867A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-05 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 机器人运动控制方法、运动控制设备及机器人 |
CN111421543A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-17 | 慧灵科技(深圳)有限公司 | 机械臂的控制方法、装置、系统及存储介质 |
CN112155940A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-01 | 上海电气集团股份有限公司 | 基于康复机器人的康复运动控制方法、系统、设备及介质 |
CN112168352A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 手术机器人控制方法、计算机设备及手术机器人系统 |
CN112357707A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-12 | 日立楼宇技术(广州)有限公司 | 一种电梯检测方法、装置、机器人及存储介质 |
CN112582839A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-30 | 国创新能源汽车智慧能源装备创新中心(江苏)有限公司 | 连接器的对接系统和方法 |
WO2021139100A1 (zh) * | 2020-05-14 | 2021-07-15 | 平安科技(深圳)有限公司 | 机器臂信号处理方法、装置、计算机设备及存储介质 |
CN113177310A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-27 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 一种基于人体舒适度的机械臂抱人方法 |
CN113263503A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-08-17 | 上海捷勃特机器人有限公司 | 一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法 |
CN113561170A (zh) * | 2020-04-29 | 2021-10-29 | 北京配天技术有限公司 | 机器人力矩补偿方法、机器人、设备及存储介质 |
CN114260878A (zh) * | 2021-07-06 | 2022-04-01 | 深圳市越疆科技有限公司 | 机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质 |
CN114700952A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-05 | 伍福人工智能(河南)有限公司 | 关节限位的控制方法、装置、终端设备以及存储介质 |
CN115674190A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-02-03 | 深圳市越疆科技有限公司 | 协作机械臂及其运动控制方法、碰撞检测方法、控制系统 |
CN116512238A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-08-01 | 上海都协自动化科技有限公司 | 液压多轴机械臂的控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005288602A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Advanced Telecommunication Research Institute International | コミュニケーションロボット |
JP2006247780A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Advanced Telecommunication Research Institute International | コミュニケーションロボット |
US20100141197A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Robot arm and method of controlling the same |
CN105291114A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-03 | 北京建筑大学 | 基于移动互联网的家居服务型机器人系统 |
CN205325698U (zh) * | 2016-02-02 | 2016-06-22 | 张祥琦 | 一种基于安卓系统的智能迎宾机器人 |
CN107081774A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-22 | 上海木爷机器人技术有限公司 | 机器人握手控制方法和系统 |
CN108189036A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-22 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 力矩控制方法、装置、机器人及存储介质 |
CN108381529A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-08-10 | 上海优尼斯工业服务有限公司 | 一种工业机械臂的人机协作示教方法 |
-
2018
- 2018-08-27 CN CN201810980190.6A patent/CN109531565B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005288602A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Advanced Telecommunication Research Institute International | コミュニケーションロボット |
JP2006247780A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Advanced Telecommunication Research Institute International | コミュニケーションロボット |
US20100141197A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Robot arm and method of controlling the same |
CN105291114A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-03 | 北京建筑大学 | 基于移动互联网的家居服务型机器人系统 |
CN205325698U (zh) * | 2016-02-02 | 2016-06-22 | 张祥琦 | 一种基于安卓系统的智能迎宾机器人 |
CN107081774A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-22 | 上海木爷机器人技术有限公司 | 机器人握手控制方法和系统 |
CN108189036A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-22 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 力矩控制方法、装置、机器人及存储介质 |
CN108381529A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-08-10 | 上海优尼斯工业服务有限公司 | 一种工业机械臂的人机协作示教方法 |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
CN110253565A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-09-20 | 北京镁伽机器人科技有限公司 | 运动控制部件、运动控制方法、机器人及运动控制系统 |
CN110370280A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-25 | 深圳市天博智科技有限公司 | 机器人行为的反馈控制方法、系统和计算机可读存储介质 |
CN110370280B (zh) * | 2019-07-25 | 2021-11-30 | 深圳市天博智科技有限公司 | 机器人行为的反馈控制方法、系统和计算机可读存储介质 |
CN111230867A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-05 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 机器人运动控制方法、运动控制设备及机器人 |
CN111421543A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-17 | 慧灵科技(深圳)有限公司 | 机械臂的控制方法、装置、系统及存储介质 |
CN113561170A (zh) * | 2020-04-29 | 2021-10-29 | 北京配天技术有限公司 | 机器人力矩补偿方法、机器人、设备及存储介质 |
WO2021139100A1 (zh) * | 2020-05-14 | 2021-07-15 | 平安科技(深圳)有限公司 | 机器臂信号处理方法、装置、计算机设备及存储介质 |
CN112168352A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 手术机器人控制方法、计算机设备及手术机器人系统 |
CN112155940A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-01 | 上海电气集团股份有限公司 | 基于康复机器人的康复运动控制方法、系统、设备及介质 |
CN112357707A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-12 | 日立楼宇技术(广州)有限公司 | 一种电梯检测方法、装置、机器人及存储介质 |
CN112582839A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-30 | 国创新能源汽车智慧能源装备创新中心(江苏)有限公司 | 连接器的对接系统和方法 |
CN113177310A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-27 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 一种基于人体舒适度的机械臂抱人方法 |
CN114260878A (zh) * | 2021-07-06 | 2022-04-01 | 深圳市越疆科技有限公司 | 机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质 |
CN113263503B (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-09 | 上海捷勃特机器人有限公司 | 一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法 |
CN113263503A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-08-17 | 上海捷勃特机器人有限公司 | 一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法 |
WO2023000946A1 (zh) * | 2021-07-19 | 2023-01-26 | 上海捷勃特机器人有限公司 | 一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法 |
CN114700952A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-05 | 伍福人工智能(河南)有限公司 | 关节限位的控制方法、装置、终端设备以及存储介质 |
CN115674190A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-02-03 | 深圳市越疆科技有限公司 | 协作机械臂及其运动控制方法、碰撞检测方法、控制系统 |
CN115674190B (zh) * | 2022-09-30 | 2024-05-07 | 深圳市越疆科技股份有限公司 | 协作机械臂及其运动控制方法、碰撞检测方法、控制系统 |
CN116512238A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-08-01 | 上海都协自动化科技有限公司 | 液压多轴机械臂的控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
CN116512238B (zh) * | 2023-01-17 | 2023-11-03 | 上海都协自动化科技有限公司 | 液压多轴机械臂的控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109531565B (zh) | 2023-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109531565A (zh) | 一种机械臂的控制方法、装置、服务机器人及存储介质 | |
US20220371193A1 (en) | Systems, apparatus, and methods for robotic learning and execution of skills | |
Gams et al. | On-line periodic movement and force-profile learning for adaptation to new surfaces | |
EP3585569B1 (en) | Systems, apparatus, and methods for robotic learning and execution of skills | |
Sun et al. | Single master bimanual teleoperation system with efficient regulation | |
Lo et al. | Cooperative teleoperation of a multirobot system with force reflection via internet | |
US20200409379A1 (en) | Machine learning method and mobile robot | |
WO2020047120A1 (en) | Systems, apparatus, and methods for robotic learning and execution of skills | |
Gienger et al. | Human-robot cooperative object manipulation with contact changes | |
Maurtua et al. | FourByThree: Imagine humans and robots working hand in hand | |
Szczurek et al. | Multimodal multi-user mixed reality human–robot interface for remote operations in hazardous environments | |
Peng et al. | Using machine vision and hand-motion control to improve crane operator performance | |
Axenopοulos et al. | A hybrid human-robot collaborative environment for recycling electrical and electronic equipment | |
Liang et al. | Trajectory-based skill learning for overhead construction robots using generalized cylinders with orientation | |
Lee et al. | Reinforcement learning-based virtual fixtures for teleoperation of hydraulic construction machine | |
Hernandez-Sanchez et al. | Trajectory tracking controller of a robotized arm with joint constraints, a direct adaptive gain with state limitations approach | |
Loizou et al. | Mixed initiative control of autonomous vehicles | |
Pocius et al. | Communicating robot goals via haptic feedback in manipulation tasks | |
Realmuto et al. | Data-inferred personalized human-robot models for iterative collaborative output tracking | |
Nagendran et al. | Continuum of virtual-human space: Towards improved interaction strategies for physical-virtual avatars | |
Wopereis et al. | Bilateral human-robot control for semi-autonomous UAV navigation | |
CN114603551A (zh) | 一种控制方法及电子设备 | |
Goldau et al. | Probabilistic combination of heuristic behaviors for shared assistive robot control | |
Cremer et al. | Implementation of advanced manipulation tasks on humanoids through kinesthetic teaching | |
Barekatain et al. | DFL-TORO: A One-Shot Demonstration Framework for Learning Time-Optimal Robotic Manufacturing Tasks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215200 standard plant 7, Dongyun Science Park, No. 558, Shanhu West Road, Wujiang Economic and Technological Development Zone, Suzhou, Jiangsu Province Applicant after: Suzhou Bozhong intelligent robot Co.,Ltd. Address before: 215200 No. 666 Hu Xin Road, Wujiang economic and Technological Development Zone, Suzhou, Jiangsu Applicant before: SUZHOU BOZHONG ROBOT Co.,Ltd. |
|
CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |