CN109960178B - 机器人及其关节运动控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人运动控制技术领域，公开了一种机器人关节运动控制方法、机器人以及具有存储功能的装置。该方法包括：接收运动命令；根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机；判断关节舵机是否处于占用状态，若关节舵机未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动。通过上述方式，本发明能够提高机器人关节运动的灵活性。

Description

机器人及其关节运动控制方法、装置

技术领域

本发明涉及机器人运动控制技术领域，特别是涉及一种机器人关节运动控制方法、机器人以及具有存储功能的装置。

背景技术

随着机械自动化水平的不断提高，机器人得到广泛应用，大量应用于生产流水线以及日常生活中，机器人上通常通过关节以控制各结构执行正常工作动作，而机器人的关节运动普遍通过串行进行执行动作，也就是一个关节运动命令下发执行后，直至该关节运动命令执行完成、取消或者是其他异常情况抛出前，下一关节运动命令是不会被执行的，因此无法对机器人执行动作的重要性进行区分，只能等到当前动作完成才可执行下一动作，当机器人遇到紧急情况时，无法根据紧急情况进行应变，关节运动不灵活，同时串行控制也很大程度上限制了机器人肢体行为的灵活性。

发明内容

有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种机器人关节运动控制方法、机器人以及具有存储功能的装置，能够提高机器人关节运动的灵活性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种机器人关节运动控制方法，该方法包括：

接收运动命令；根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机；判断关节舵机是否处于占用状态，若关节舵机未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种机器人，该机器人包括处理器以及关节舵机，处理器与关节舵机耦接，处理器能够实现如下动作：

接收运动命令；根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机；判断关节舵机是否处于占用状态，若关节舵机未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种具有存储功能的装置，该装置存储有程序数据，该程序数据能够被执行以实现上述实施例所阐述的机器人关节运动控制方法，该方法包括：

接收运动命令；根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机；判断关节舵机是否处于占用状态，若关节舵机未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动。

本发明的有益效果是：区别于现有技术，通过串行控制机器人执行正常工作动作，需要等待当前动作完成才可执行下一动作，限制了机器人运动的灵活性，本发明通过接受运动命令，获取运动命令所需的关节舵机，以控制相应的关节舵机完成运动命令对应的运动动作，通过判断运动命令所需的关节舵机是否处于占用状态，若未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动。通过上述方式，本发明不同于串行控制，能够使用未占用的关节舵机执行运动命令对应的运动，若不同运动所需的关节舵机不冲突，则不同的运动可以同时进行，极大程度上提高机器人关节运动的灵活性。

附图说明

图1是本发明机器人关节运动控制方法第一实施例的流程示意图；

图2是本发明机器人关节运动控制方法第二实施例的流程示意图；

图3是本发明机器人关节运动控制方法第三实施例的流程示意图；

图4是本发明机器人一实施例的结构示意图；

图5是本发明具有存储功能的装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明所提供的机器人关节运动控制方法的适用环境可以是家庭使用的机器人，例如扫地机器人等，或者是机械手臂，例如生产流水线上的搬运机械手臂、执行切割制程的机械手臂等，亦或是仿生机器人等具备手、胳膊、腿、脚、头等仿生结构的机器人，通过利用本发明所提供的机器人关节运动控制方法提高其关节运动的灵活性，本发明所提供的机器人关节运动控制方法包括但不限于上文所述，具备关节结构，能够通过关节结构控制机器人执行各种动作的自动化机械结构，均可为本发明机器人关节运动控制方法的适用环境，在此不做限定。

请参阅图1，图1是本发明机器人关节运动控制方法第一实施例的流程示意图。

S101：接收运动命令；

在本实施例中，若需控制机器人执行其所需执行的各个动作，需要接受对应不同动作的运动命令，运动命令中包括有代表不同运动动作的信息，通过对运动命令进行数据分析，可以获取运动命令对应的运动动作，同时能够获取运动动作所需要的各执行条件，以保证运动命令对应运动的完成度。

S102：根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机；

在本实施例中，通过对运动命令的数据分析，获取运动命令对应的运动动作及其所需要的关节舵机，关节舵机能够驱动其对应的关节运动，通过控制关节舵机以驱动相应关节完成运动命令对应的运动动作。

S103：判断关节舵机是否处于占用状态，若关节舵机未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动；

在本实施例中，获取运动命令所需的关节舵机后，判断关节舵机是否处于占用状态，也就是关节舵机是否被其他运动占用，或者是关节舵机是否正驱动其对应的关节参与其他运动动作，若是，则说明关节舵机处于占用状态，若否，则说明书关节舵机未处于占用状态，因此控制关节舵机执行运动命令对应的运动，通过上述方式，当运动命令所需的关节舵机未处于占用状态，即便安装有该关节舵机的机器人正在执行运动，也能控制该关节舵机执行运动命令对应的运动，这不同于现有的串行控制，需要机器人完成当前运动之后，才能执行后续运动，即便后续运动所需的关节舵机未处于占用状态。

以上可以看出，本发明通过接受运动命令，获取运动命令所需的关节舵机，以控制相应的关节舵机完成运动命令对应的运动动作，通过判断运动命令所需的关节舵机是否处于占用状态，若未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动。通过上述方式，本发明不同于串行控制，能够使用未占用的关节舵机执行运动命令对应的运动，若不同运动所需的关节舵机不冲突，则不同的运动可以同时进行，极大程度上提高机器人关节运动的灵活性。

请参阅图2，图2是本发明机器人关节运动控制方法第二实施例的流程示意图。

S201：接收运动命令；

在本实施例中，若需控制机器人执行其所需执行的各个动作，需要接收对应不同动作的运动命令，运动命令中包括有代表不同运动动作的信息，例如前进、后退、静止不动等，通过对运动命令进行数据分析，可以获取运动命令对应的运动动作，同时能够获取运动动作所需要的各执行条件，以保证运动命令对应运动的完成度。

可选地，接收运动命令的步骤可以具体包括创建待执行运动命令列表，将所接收的运动命令添加至待执行运动命令列表中，并且按照优先级从高到低的顺序执行该待执行运动命令列表中的运动命令，该待执行运动命令列表中存在部分运动命令没有执行的必要时，可以将其从该待执行运动命令列表中删除，待执行运动命令列表通常存储于机器人的控制系统中，通过将待执行运动命令列表中没有执行必要的运动命令删除，以减少待执行运动命令列表所占存储空间大小，从而降低待执行运动命令列表对机器人控制系统的存储以及运行负担。

需要说明是，待执行运动命令列表中运动命令的优先级是根据机器人使用者根据实际的使用环境进行确定，举例而言，机器人前进/后退对应的运动命令优先级一般低于机器人静止不动对应的运动命令优先级，这样一来，在机器人前进/后退过程中，如果遇到障碍物，立刻向机器人发出静止不动对应的运动命令，由于机器人静止不动对应的运动命令优先级高于机器人前进/后退对应的运动命令优先级，机器人接收到静止不动对应的运动命令后，可以立即控制执行机器人前进/后退对应运动命令的关节舵机执行静止不动对应的运动命令，以使机器人在遇到障碍物时能够保持静止不动，而不是继续前进/后退，以上仅为论述举例，机器人使用者可以根据其具体的使用环境对各运动命令的优先级进行确定。

可以理解的是，待执行运动命令列表中运动命令的优先级也可是根据具体运动环境进行灵活设置的，即同一运动命令的优先级根据其不同的运动环境是不固定的，例如上述所述机器人在前进/后退过程中遇到障碍物的情况，在障碍物清除后，为了使机器人继续前进/后退，需要将机器人继续前进/后退对应运动命令优先级调整为高于机器人静止不动对应运动命令优先级，这样机器人才可在障碍物清除之后继续前进/后退。

S202：根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机；

在本实施例中，通过对运动命令的数据分析，获取运动命令对应的运动动作及其所需要的关节舵机，关节舵机能够驱动其对应的关节运动，通过控制关节舵机以驱动相应关节完成运动命令对应的运动动作，可以理解的是，该运动命令为待执行运动列表中获取的运动命令。

可选地，关节舵机均有其对应驱动的关节，举例而言，头部上下转动关节舵机驱动机器人头部上下转动，头部左右转动关节舵机驱动机器人头部左右转动，左肩前后转动关节舵机驱动机器人左肩关节前后转动，右肩前后转动关节舵机驱动机器人右肩关节前后转动，当然还有左右肩左右转动关节舵机、肘部转动关节舵机、腕部转动关节舵机等，通过关节舵机驱动其对应关节运动。其中，同一关节可能对应不同的关节舵机驱动其完成不同的关节运动，例如头部关节对应驱动其上下转动的关节舵机以及驱动其左右转动的关节舵机。

S203：判断关节舵机是否处于占用状态；

在本实施例中，获取运动命令所需的关节舵机后，判断关节舵机是否处于占用状态，也就是关节舵机是否被其他运动占用，或者是关节舵机是否正驱动其对应的关节参与其他运动动作，若是，则说明关节舵机处于占用状态，执行步骤S204，若否，则说明书关节舵机未处于占用状态，执行步骤S205。

S204：判断运动命令对应运动的优先级是否高于关节舵机正在执行运动的优先级；

在本实施例中，当运动命令所需的关节舵机处于占用状态，则需要判断运动命令对应运动的优先级是否高于关节舵机正在执行运动的优先级，若是，则执行步骤S205，若否，则执行步骤S206。

S205：控制关节舵机执行运动命令对应的运动；

在本实施例中，当运动命令所需的关节舵机未处于占用状态，则控制该关节舵机执行运动命令对应的运动，不同于串行控制方式，需要当前运动执行完毕后才可执行后续运动，即便后续运动所需的关节舵机未处于占用状态，本实施例通过判断关节舵机是否处于占用状态，将未处于占用状态的关节舵机直接利用进行关节运动，很大程度上提高了机器人关节运动的灵活性。

可选地，获取关节舵机执行运动命令对应运动的运动参数，根据运动参数，关节舵机执行运动命令对应运动中该关节舵机需要执行的动作，同时将该关节舵机调整为占用状态，在该关节舵机执行完运动命令对应运动中该关节舵机需要执行的动作之后，也就是关节舵机完成其所参与的运动之后，或者是由于异常情况终止关节舵机所参与的运动后，将该关节舵机调整为未处于占用状态，并将调整结果反馈至机器人的控制系统。

可选地，运动参数包括运动角度、运动距离、运动方向以及运动时间。详细地说，关节舵机驱动其对应关节执行转动动作，需要获取运动角度、运动方向以及运动时间，根据运动时间以及运动角度获取转动运动的角速度，关节舵机才可驱动其对应的关节朝对应所获取运动方向的方向，以所获取的角速度转动一运动角度，完成转动动作，例如头部关节上下、左右转动动作，或者是关节舵机驱动其对应关节执行线运动动作，需要获取运动距离、运动方向以及运动时间，根据运动时间以及运动距离获取线运动的线速度，关节舵机驱动其对应的关节朝对应所获取运动方向的方向，以所获取的线速度运动一运动距离，当然，关节舵机所驱动的关节运动也可以是上述转动动作与线运动动作的结合，只需获取所需要的运动参数，关节舵机即可完成所需要的关节运动，在此不做限定。

S206：将运动命令退回至待执行运动命令列表，或将运动命令删除；

在本实施例中，当运动命令所需的关节舵机处于占用状态，并且运动命令对应运动的优先级低于关节舵机正在执行运动的优先级，则无法停止运动命令所涉及关节舵机正在执行的运动，该运动命令将被退回至待执行运动命令列表中，等待其所涉及关节舵机完成相应动作之后，再执行该运动命令，或者是该运动命令没有必要再执行，可从待执行运动命令列表中将该运动命令删除，以减少待执行运动命令列表所占存储空间以及运行空间大小。

请参阅图3，图3是本发明机器人关节运动控制方法第三实施例的流程示意图。

S301：接收运动命令；

在本实施例中，若需控制机器人执行其所需执行的各个动作，需要接受对应不同动作的运动命令，运动命令中包括有代表不同运动动作的信息，例如前进、后退、静止不动等，通过对运动命令进行数据分析，可以获取运动命令对应的运动动作，同时能够获取运动动作所需要的各执行条件，以保证运动命令对应运动的完成度。

可选地，接收运动命令的步骤可以具体包括创建待执行运动命令列表，将所接收的运动命令添加至待执行运动命令列表中，并且按照优先级从高到低的顺序执行该待执行运动命令列表中的运动命令，该待执行运动命令列表中存在部分运动命令没有执行的必要时，可以将其从该待执行运动命令列表中删除，待执行运动命令列表通常存储于机器人的控制系统中，通过将待执行运动命令列表中没有执行必要的运动命令删除，以减少待执行运动命令列表所占存储空间大小，从而降低待执行运动命令列表对机器人控制系统的存储以及运行负担。

S302：根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机，运动命令需要多个关节舵机；

在本实施例中，通过对运动命令的数据分析，获取运动命令对应的运动动作及其所需要的关节舵机，其中，运动命令需要多个关节舵机，关节舵机能够驱动其对应的关节运动，通过控制关节舵机以驱动相应关节完成运动命令对应的运动动作，可以理解的是，该运动命令为待执行运动列表中获取的运动命令。

S303：判断运动命令需要的多个关节舵机是否有部分处于占用状态；

在本实施例中，获取运动命令所需的关节舵机后，判断是否有部分关节舵机处于占用状态，也就是关节舵机是否被其他运动占用，或者是关节舵机是否正控制其对应的关节参与其他运动动作，若是，则说明部分关节舵机处于占用状态，执行步骤S304，若否，则说明书关节舵机未处于占用状态，执行步骤S305。

S304：判断运动命令对应运动的优先级是否高于处于占用状态的关节舵机所参与运动的优先级；

在本实施例中，若运动命令对应运动的优先级高于处于占用状态的关节舵机所参与运动的优先级，则执行步骤S305，若运动命令对应运动的优先级低于处于占用状态的关节舵机所参与运动的优先级，则执行步骤S306。

S305：控制关节舵机执行运动命令对应的运动；

在本实施例中，当运动命令所需的关节舵机未处于占用状态，则控制运动命令所需的多个关节舵机执行运动命令对应的运动，或者是运动命令所需的多个关节舵机存在部分关节舵机处于占用状态，但运动命令对应运动的优先级高于处于占用状态的关节舵机所参与运动的优先级，因此暂停处于占用状态的关节舵机所参与的运动，控制运动命令需要的多个关节舵机执行运动命令对应的运动。

可选地，获取关节舵机执行运动命令对应运动的运动参数，根据运动参数，关节舵机执行运动命令对应运动中该关节舵机需要执行的动作，同时将该关节舵机调整为占用状态，在该关节舵机执行完运动命令对应运动中该关节舵机需要执行的动作之后，也就是关节舵机完成其所参与的运动之后，或者是由于异常情况终止关节舵机所参与的运动后，将该关节舵机调整为未处于占用状态，并将调整结果反馈至机器人的控制系统。

S306：将运动命令退回至待执行运动命令列表，或将运动命令删除；

在本实施例中，当运动命令所需的部分关节舵机处于占用状态，并且运动命令对应运动的优先级低于该部分关节舵机正在执行运动的优先级，则无法停止运动命令所涉及关节舵机正在执行的运动，该运动命令将被退回至待执行运动命令列表中，等待其所涉及关节舵机完成相应动作之后，再执行该运动命令，或者是该运动命令没有必要再执行，可从待执行运动命令列表中将该运动命令删除，以减少待执行运动命令列表所占存储空间以及运行空间大小。

综上所述，本发明通过接受运动命令，获取运动命令所需的关节舵机，以控制相应的关节舵机完成运动命令对应的运动动作，通过判断运动命令所需的关节舵机是否存在部分处于占用状态，若均未处于占用状态，则控制关节舵机执行运动命令对应的运动，若关节舵机存在部分处于占用状态，则通过判断运动命令对应运动的优先级是否高于处于占用状态的关节舵机正在参与执行运动的优先级，若是，则说明运动命令对应运动的重要性高于关节舵机正在参与的运动，需要优先执行，因此控制关节舵机执行运动命令对应的运动。通过上述方式，本发明不同于串行控制，能够使用未占用的关节舵机执行运动命令对应的运动，若不同运动所需的关节舵机不冲突，则不同的运动可以同时进行，若冲突，则可以根据判断优先级高低执行优先级高的运动，极大程度上提高机器人关节运动的灵活性。

请参阅图4，图4是本发明机器人一实施例的结构示意图。

在本实施例中，机器人400包括处理器401以及关节舵机402，处理器401与关节舵机402耦接，处理器401能够实现如下动作：接收运动命令；根据运动命令，获取运动命令所需的关节舵机402；判断关节舵机402是否处于占用状态，若关节舵机402未处于占用状态，则控制关节舵机402执行运动命令对应的运动，若关节舵机402处于占用状态，则判断运动命令对应运动的优先级是否高于关节舵机402正在执行运动的优先级，若是，则控制关节舵机402执行运动命令对应的运动，又或者是上述实施例所阐述的机器人400关节运动控制方法，在此就不再赘述。

可选地，关节舵机402包括控制单元403，控制单元403与处理器401通过CAN总线404连接，以实现处理器401与关节舵机402耦接，处理器401可将关节舵机402执行运动命令对应运动的运动参数传输至CAN总线404，通过CAN总线404将运动参数传输至控制单元403，以控制关节舵机402执行运动命令对应的运动，在关节舵机402完成相应运动之后，控制单元403将完成情况通过CAN总线404反馈至处理器401，以便处理器401进行关节舵机402的所处使用状态情况进行统计。

请参阅图5，图5是本发明具有存储功能的装置一实施例的结构示意图。

在本实施例中，具有存储功能的装置500存储有程序数据501，程序数据501能够被执行以实现上述实施例所阐述的机器人关节运动控制方法，在此就不再赘述。

在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的系统，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方式为示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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方式的目的。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

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，本发明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具有存储功能的装置中，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)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的具有存储功能的装置包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘、服务器等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种机器人关节运动控制方法，其特征在于，所述机器人关节运动控制方法包括：

接收运动命令；

根据所述运动命令，获取所述运动命令所需的关节舵机；

判断所述关节舵机是否处于占用状态，若所述关节舵机未处于占用状态，则控制所述关节舵机执行所述运动命令对应的运动；

所述判断所述关节舵机是否处于占用状态的步骤进一步包括：

若所述关节舵机处于占用状态，则判断所述运动命令对应运动的优先级是否高于所述关节舵机正在执行运动的优先级，若是，则控制所述关节舵机执行所述运动命令对应的运动。

2.根据权利要求1所述的机器人关节运动控制方法，其特征在于，所述接收运动命令的步骤具体包括：创建待执行运动命令列表，将所接收的所述运动命令添加至所述待执行运动命令列表中，并且按照优先级从高到低的顺序执行所述待执行运动命令列表中的运动命令。

3.根据权利要求2所述的机器人关节运动控制方法，其特征在于，所述运动命令需要多个所述关节舵机，所述判断所述关节舵机是否处于占用状态的步骤具体包括：

判断所述运动命令需要的多个所述关节舵机是否有部分处于占用状态；

若所述运动命令需要的多个所述关节舵机有部分处于占用状态，则判断所述运动命令对应运动的优先级是否高于处于占用状态的所述关节舵机所参与运动的优先级，若是，则暂停处于占用状态的所述关节舵机所参与的运动，控制所述运动命令需要的多个所述关节舵机执行所述运动命令对应的运动。

4.根据权利要求3所述的机器人关节运动控制方法，其特征在于，所述判断所述运动命令对应运动的优先级是否高于处于占用状态的所述关节舵机所参与运动的优先级的步骤进一步包括：

若所述运动命令对应运动的优先级低于处于占用状态的所述关节舵机所参与运动的优先级，则将所述运动命令退回至所述待执行运动命令列表，或将所述运动命令删除。

5.根据权利要求1所述的机器人关节运动控制方法，其特征在于，所述控制所述关节舵机执行所述运动命令对应的运动的步骤具体包括：

获取所述关节舵机执行所述运动命令对应运动的运动参数，根据所述运动参数，所述关节舵机执行所述运动命令对应运动中所述关节舵机需要执行的动作，并且将所述关节舵机调整为占用状态；

其中，所述运动参数包括运动角度、运动距离、运动方向以及运动时间。

6.根据权利要求1～5任一项所述的机器人关节运动控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在所述关节舵机完成其所参与的运动之后，将所述关节舵机调整为未占用状态。

7.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括处理器以及关节舵机，所述处理器与所述关节舵机耦接，所述处理器能够实现如下动作：

接收运动命令；

根据所述运动命令，获取所述运动命令所需的关节舵机；

判断所述关节舵机是否处于占用状态，若所述关节舵机未处于占用状态，则控制所述关节舵机执行所述运动命令对应的运动；

所述判断所述关节舵机是否处于占用状态的步骤进一步包括：

若所述关节舵机处于占用状态，则判断所述运动命令对应运动的优先级是否高于所述关节舵机正在执行运动的优先级，若是，则控制所述关节舵机执行所述运动命令对应的运动。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述关节舵机包括控制单元，所述控制单元与所述处理器通过CAN总线连接，以实现所述处理器与所述关节舵机耦接，所述处理器可将所述关节舵机执行所述运动命令对应运动的运动参数传输至所述CAN总线，通过所述CAN总线将所述运动参数传输至所述控制单元，以控制所述关节舵机执行所述运动命令对应的运动。

9.一种具有存储功能的装置，其特征在于，所述装置存储有程序数据，所述程序数据能够被执行以实现如权利要求1～6任一项所述的机器人关节运动控制方法。

Images