CN111753374A - 速度确定方法、装置、设备和计算机存储介质 - Google Patents

速度确定方法、装置、设备和计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种速度确定方法、装置、设备和计算机存储介质，涉及计算机技术领域。本申请可应用于人工智能领域，尤其是自动驾驶领域。具体实现方案为：根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向；所述第一被控目标为多个具有运动学关系的被控目标中的一个；根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及所述运动学关系，确定所述多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。本申请实施例能够提高速度计算的精确度，为后续确定更为准确的设备控制参数提供了基础。

Description

速度确定方法、装置、设备和计算机存储介质
技术领域
本申请涉及人工智能领域，尤其是自动驾驶领域，尤其涉及一种速度 确定方法、装置、设备和计算机存储介质。
背景技术
挖掘机，又称挖土机，是用颤抖挖掘高于或低于承机面的物料，并装 入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。随着人工智能技术的发展，挖掘机 也可以实现无人操作。因为挖掘机人才紧缺，挖掘机作业环境恶劣，无人 挖掘机成为了研究热点。无人挖掘机在实现过程中面临的一项挑战是：铲 斗的末端的轨迹跟随要做到既达到人类驾驶员的速度又媲美人类驾驶员 的控制精度。因此，需要对挖掘机进行比较精准的控制。
发明内容
针对于相关技术中至少一个问题，本申请实施例提供一种速度确定方 法、装置、设备和计算机存储介质。
本公开的一方面，提供了一种速度确定方法，包括：
根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标的被控点的预设 轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向；被控目标为多个具有运 动学关系的被控目标中的一个；
根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及运动学关系，确定多 个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。
本公开的另一方面，提供了一种速度确定装置，包括：
预期速度模块，用于根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控 目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向；被 控目标为多个具有运动学关系的被控目标中的一个；
目标速度模块，用于根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及 运动学关系，确定多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。
本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器 执行，以使至少一个处理器能够执行本申请任意实施例所提供的方法。
本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读 存储介质，计算机指令用于使计算机执行本申请任意实施例所提供的方法。
上述申请中的一个实施例因为采用根据第一被控目标的被控点的实 际位置和第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点 的预期速度方向，然后根据第一被控目标的被控点的预期速度方向确定至 少一个被控目标的目标速度的技术手段，所以克服了具有运动学关系的被 控目标控制精度难以提高的技术问题，进而达到提高控制精度和设备作业 效率技术效果。
上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说 明。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1是根据本申请一实施例的速度确定方法的示意图；
图2是根据本申请另一实施例的挖掘机的示意图；
图3是根据本申请一示例的速度确定方法的示意图；
图4是根据本申请另一实施例的设备控制装置的示意图；
图5是根据本申请另一实施例的设备控制装置的示意图；
图6是用来实现本申请实施例的速度确定方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实 施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本 领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和 修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的 描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本申请实施例提供一种速度确定方法，可以用于包括多个具有运动学 关系的被控目标，确定被控目标的速度。该方法通过计算被控目标的角速 度，确定被控目标的控制参数，从而实现对设备的被控目标的准确控制。
本申请实施例提供的首先一种速度确定方法，如图1所示，包括：
步骤101：根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标的 被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向，第一被 控目标为多个具有运动学关系的被控目标中的一个；
步骤102：根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及运动学 关系，确定多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。
在本申请实施例中，具有运动学关系的被控目标，可以是运动参数， 如线速度、角速度、加速度等，能够通过一定的方程表达的被控目标。比 如，设备包括三个被控目标，这三个被控目标之间的线速度之间的关系符 合设定的三元方程组。
在本实施例中，第一被控目标的被控点的实际位置可以是第一被控目 标的目标部位所在的位置。例如，被控设备为挖掘机，第一被控目标为铲 斗，第一被控目标的被控点的实际位置为铲斗的末端的实际位置。
本实施例中，第一被控目标的被控点的预设轨迹可以是一条预先生成 的第一被控目标可以执行的轨迹，轨迹中的点的位置坐标由参数t定义， 即：
Figure BDA0002556449570000031
后续操作中，通过第一被控目标的被控点的预设轨迹的参数方程，计 算第一被控目标的被控点的预设轨迹上与第一被控目标最接近的目标点。
作为一种实现方式，本实施例中，设备的多个被控目标可通过机械原 理的转换方式转换为连杆机构或曲柄摇杆机构等。
在本申请实施例中，第一被控目标可以是设备的多个被控目标中的一 个，这多个被控目标之间存在运动学关系。被控目标的速度可以是被控目 标的角速度或线速度。
在本申请实施例中，第一被控目标的速度方向，具体通过向量进行表 达。
在本实施例中，确定至少一个被控目标的目标速度，可以指确定设备 的一个被控目标的目标角速度，即对这一个被控目标的角速度的期望值。 确定至少一个被控目标的速度，也可以指确定设备的两个以上被控目标各 自的目标角速度，即对两个以上被控目标的角速度的期望值。确定至少一 个被控目标的速度，还可以值确定设备的所有被控目标的各自的目标角速 度，即对所有被控目标的角速度的期望值。
本实施例中，根据至少一个被控目标的速度，确定至少一个被控目标 的控制参数，可以是根据至少一个被控目标的角速度与控制参数之间的对 应关系，确定至少一个被控目标的控制参数，然后利用控制参数对至少一 个被控目标进行控制。例如，设备包括被控目标A、B、C、D，这四个被 控目标分别通过单独的控制装置进行控制，第一被控目标为A，根据A的 被控点的实际位置，确定A的被控点的预期速度方向，根据A、B、C、D 这四个被控目标之间的线速度或角速度与A的被控点的预期速度方向之 间的运动学关系，确定A、B、C、D的角速度。A的被控点的实际位置为 A的某个部位的实际位置。例如，A为挖掘机铲斗的情况下，A的被控点 的实际位置可以是铲斗的末端。
本实施例中，获得至少一个被控目标的目标速度之后，可以根据目标 速度确定对至少一个被控目标的控制参数，然后根据控制参数对至少一个 被控目标进行控制。
在本实施例的一种示例中，方法应用于挖掘机，进一步，可以为无人 驾驶挖掘机。第一被控目标为铲斗，设备的其余被控目标还包括挖掘机的 动臂、斗杆、回转支撑。铲斗的末端的速度方向：挖掘机的机构响应慢， 存在大于300ms的时间滞后，为了弥补时间上滞后，第一被控目标的被控 点的实际位置需要超前补偿。可通过下述方程组实现被控点的实际位置 (角度)的超前补偿：
θ′swing＝θswing+ωswing×m；
θ′boom＝θboom+ωboom×m；
θ′stick＝θstick+ωstick×m；
θ′bucket＝θbucket+ωbucket×m。
其中，θ′swing为挖掘机的回转支撑的虚拟角度；θswing为挖掘机的回转 支撑的实际角度；ωswing为挖掘机的回转支撑的实际角速度；m可以通过 各机构的尺寸进行计算获得；θ′boom为挖掘机的动臂的虚拟角度；θboom为 挖掘机的动臂的实际角度；ωboom为挖掘机的动臂的实际角速度；θ′stick为 斗杆的虚拟角度；θstick为斗杆的实际角度；ωstick为斗杆的实际角速度； θ′bucket为铲斗的虚拟角度；θbucket为铲斗的实际角度；ωbucket为铲斗的实 际角速度。计算获得各机构的虚拟角度之后，再由机构虚拟角度通过运动 学正解的方法计算虚拟的铲斗的末端位置P′，则铲斗的末端的速度方向是 从虚拟位置P′指向目标点，向量为[a,b,c]T。虚拟角度可以是对应的机构理 论上应当处于的角度。
在上述实施例中，根据多个被控目标的速度之间的运动学关系、多个 被控目标中第一被控目标的被控点的预期速度方向，确定多个被控目标中 至少一个被控目标的速度，从而使得后续能够根据速度确定被控目标的控 制机构的控制参数，从而能够对被控目标实现准确的控制，使得被控目标 能够在设定的时刻处于第一被控目标的被控点的预设轨迹上的对应位置。
在本申请另一种实施例中，考虑到预设的第一被控目标被控点的预设 轨迹与第一被控目标的被控点的实际轨迹之间可能存在差异，因此可以根 据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标在预设轨迹上的预 期位置，确定第一被控目标的速度方向。具体的，根据第一被控目标的被 控点的实际位置和第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标 的被控点的预期速度方向，包括：
确定第一被控目标的被控点的预设轨迹上与第一被控目标的被控点 的实际位置的最接近的邻点；
确定第一被控目标的被控点的预设轨迹上与邻点之间的距离为设定 距离值的目标点；
将被控点的实际位置到目标点的向量的方向作为第一被控目标的被 控点的预期速度方向。
本实施例中，确定在第一被控目标的被控点的预设轨迹上，与最接近 的点距离设定目标距离值的目标点，具体可以是在第一被控目标的被控点 的预设轨迹前进方向上与邻点距离设定目标距离值的目标点。
在本实施例的一种实现方式中，方法应用于挖掘机，被控目标包括挖 掘机的铲斗、动臂、斗杆和回转支撑。根据铲斗的末端当前的位置点，在 轨迹上找到与当前位置点最近的邻点。第一被控目标可以为铲斗，铲斗的 末端的位置点和第一被控目标的被控点的预设轨迹最近的点组成的向量 应当与邻点的切线向量垂直，基于此关系确定邻点。基于这个关系，可以 通过几何、或者是代数法计算出第一被控目标的被控点的预设轨迹相对于 铲斗的末端的最近的邻点。
本实施例中，根据第一被控目标的被控点的预设轨迹、第一被控目标 的被控点的实际位置、设定目标距离确定第一被控目标的速度方向，使得 计算得到的至少一个被控目标的速度与第一被控目标的被控点的预设轨 迹和当前被控点的实际位置相关，有助于在控制过程中及时纠正第一被控 目标的被控点的实际位置与第一被控目标的被控点的预设轨迹的偏差。
在本申请另一种实施例中，设备可以包括多个被控目标。可以对这多 个被控目标中的部分或全部被控目标的速度进行计算，实现对设备的精准 控制。具体的，方法用于挖掘机，进一步可以为无人驾驶挖掘机。被控目 标包括挖掘机的铲斗、动臂、斗杆和回转支撑，目标速度为目标角速度， 在第一被控目标的被控点的预设轨迹中，回转支撑静止的情况下，第一被 控目标为铲斗；
确定第一被控目标的被控点的预设轨迹上与邻点之间的距离为设定 距离值的目标点，包括：
根据铲斗的实际角速度，确定设定距离值；
确定在第一被控目标的被控点的预设轨迹上、邻点运动方向前方相距 设定距离值的点为目标点。
本实施例中，目标点在与第一被控目标的被控点的预设轨迹上，且在 最接近点的运动方向的前方，与最接近点之间的距离为设定距离值。
在挖掘机的回转支撑为静止的情况下，动臂、铲斗和斗杆三个机构进 行运动，运动范围在这三个机构所在的平面内。在这种情况下，回转支撑 的速度为0，只需要确定动臂、铲斗和斗杆这三个机构的速度，目标点基 于铲斗的位置进行确定。
本实施例中，整个轨迹的终点是最终的目标点。在执行过程中，可在 每个时刻设置一个距离当前铲斗的末端位置点更近的局部目标点，即本实 施例中的第一被控目标的被控点的目标点，然后根据第一被控目标的目标 点计算当前时刻至少一个被控目标的速度。
本示例参考人类驾驶员在执行挖掘机动作时的习惯，人工操作者控制 斗杆的手柄保持恒定，将斗杆作为主动臂，铲斗和动臂作为从动臂，因此 根据斗杆的角度计算目标点与第一被控目标的被控点的预设轨迹的最接 近距离。第一被控目标的被控点的预设轨迹上与第一被控目标最近点以及 目标点之间的距离L可以由斗杆的实际角速度wstick计算得出。公式中的 k、b则用于调整斗杆角速度和距离L的线性关系。距离L的计算方式为：
L＝Wstick×k+b。
在其它实现方式中，第一被控目标也可以为斗杆或者回转支撑。
本实施例中，目标点根据斗杆的实际角速度和第一被控目标的被控点 的预设轨迹确定，从而后续根据目标点计算得到的被控目标的速度，能够 尽量保证被控目标位于第一被控目标的被控点的预设轨迹上，减少被控目 标运动过程中的误差。
在另一种实施例中，根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被 控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向， 包括：
确定第一被控目标的被控点的实际位置到目标点的向量为第一被控目标 的被控点的预期速度方向；
根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及第一被控目标与多个 被控目标中其余被控目标之间的运动学关系，确定至少一个被控目标的角速 度，包括：
将第一被控目标的角速度设定为第一角速度值；
利用被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、回转支撑的角速度、第 一角速度值和第一被控目标的被控点的预期速度方向，确定动臂和斗杆的 目标角速度。
本实施例中，第一角速度值可根据需要或经验进行确定。
挖掘机的动作可以分成平面运动和回转空间运动两个大类；而典型的 平面运动有挖掘和平地；典型的回转空间运动有回转装车。平面运动过程 中，挖掘机的回转支撑处于静止状态，速度为0。回转运动过程中，挖掘 机的回转支撑转动。因此在本申请实施例中计算挖掘机的被控目标的角速 度，区分回转支撑是否处于静止状态的两种情况。
在本实施例中，通过反映被控目标之间运动学关系的雅克比矩阵、回 转支撑的角速度、第一角速度值和第一被控目标的被控点的预期速度方向， 可以得到关于回转支撑、动臂、斗杆和铲斗的角速度，与第一被控目标的 被控点的预期速度方向的四元二次方程，已知回转支撑的角速度为0，设 定铲斗的角速度，从而能够获得动臂和铲斗的目标角速度的唯一解。同时， 后续可根据目标角速度的唯一解，进一步确定对铲斗和动臂进行控制的控 制参数值，使得对挖掘机的控制的精确度得以提高。
在本实例中，采用挖掘机运动学雅克比矩阵表达铲斗、动臂、斗杆和 回转支撑之间的运动学关系：
Figure BDA0002556449570000081
上述公式中，
Figure BDA0002556449570000082
为雅克比矩阵。
上述公式中，ω1、ω2、ω3、ω4分别表示回转支撑、动臂、斗杆和铲 斗的角速度。
雅克比矩阵的数据可以根据挖掘机机构参数确定。
对于平面运动，回转支撑不运动，可设定回转支撑的角速度为：w1＝0；斗杆是主动机构，因而对应的w3是斗杆的当前角速度；铲斗在运动过 程中，需要保持和水平面夹角固定，w4选取为铲斗的当前角速度，可通过 上面的公式计算铲斗的末端的速度。
在本申请另一种实施例中，方法用于挖掘机，被控目标包括挖掘机的 铲斗、动臂、斗杆和回转支撑，在轨迹中，回转支撑运动的情况下，第一 被控目标为铲斗；
确定第一被控目标的被控点的预设轨迹上与最接近的点之间的距离 为设定距离值的目标点，包括：
根据回转支撑的实际角速度，确定设定距离值；
将铲斗、动臂和斗杆所在的平面旋转设定距离值之后，与第一被控目 标的被控点的预设轨迹的交点作为目标点。
在本实施例中，在回转支撑运动的情况下，回转支撑的速度大于零， 在确定目标点时，仍然以铲斗为第一被控目标。斗杆、动臂和铲斗随着回 转支撑的运动而运动，目标点在转动方向上。确定目标点时，同时考虑回 转支撑、铲斗、动臂和斗杆的位置，从而目标点能够反映这四个机构运动 的整体状况，从而根据目标点计算获得的目标速度更加准确，有利于使得 各被控目标的运动与设定轨迹相符合。
在回转支撑运动的情况下，回转支撑、动臂、斗杆和铲斗产生空间回 转运动。本实例同样参考人类驾驶员的操作习惯，在回转过程中，操作回 转的手柄保持恒定，将回转作为主动机构，动臂和斗杆作为从动机构。挖 掘机动臂、斗杆和铲斗组成平面，目标点是前述平面旋转θ角度后和第一 被控目标的被控点的预设轨迹相交的点。角θ由回转支撑的实际角度计算 得出，参数k1、b1用于调整回转支撑角速度和旋转角θ的线性关系。计 算公式如下：
θ＝wswing×k1+b1。
在另一种实施方式中，根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被 控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向， 包括：
确定第一被控目标的被控点的实际位置到目标点的向量为第一被控目标 的被控点的预期速度方向；
根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及第一被控目标与多个 被控目标中其余被控目标之间的运动学关系，确定至少一个被控目标的角速 度，包括：
将回转支撑的角速度设定为第二角速度值；
利用被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、第二角速度值和第一被 控目标的被控点的预期速度方向，确定铲斗、动臂和斗杆的目标角速度。
在本实施例中，利用被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、第二角 速度值和第一被控目标的被控点的预期速度方向，可以获得关于铲斗、动 臂、斗杆和回转支撑的角速度与第一被控目标的被控点的预期速度方向之 间的四元三次矩阵，将回转支撑的速度设定后，可得到斗杆、铲斗和动臂 的角速度的唯一解。
在本实例中，采用挖掘机运动学雅克比矩阵表达铲斗、动臂、斗杆和 回转支撑之间的运动学关系：
Figure BDA0002556449570000101
上述公式中，
Figure BDA0002556449570000102
为雅克比矩阵。
上述公式中，ω1、ω2、ω3、ω4分别表示回转支撑、动臂、斗杆和铲 斗的角速度。
雅克比矩阵的数据可以根据挖掘机机构参数以及机构的实际角度确 定。
对于空间回转运动，回转支撑作为主动机构，w1是回转支撑的当前角 速度，铲斗在回转过程中需要和水平面的夹角保持固定，保证铲斗中的料 不泄露出来，w4是铲斗的当前角速度。对回转支撑的角速度进行设定后， 可通过上面的公式计算铲斗的末端的角速度和动臂、斗杆的角速度。
在一种示例中，如图3所示，速度确定方法还包括：
步骤301：确定第一被控目标的被控点的预设轨迹。
步骤302：根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标的 被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的目标点。第一被控目标为多个具 有运动学关系的被控目标中的一个。
步骤303：根据第一被控目标的目标点、第一被控目标的被控点的预 设轨迹和被控点的实际位置，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向。
步骤304：根据第一被控目标的被控点的预期速度方向和被控目标之 间的运动学关系，确定多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。
本申请实施例还提供一种速度确定装置，如图4所示，包括：
预期速度模块401，用于根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一 被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向； 第一被控目标为多个具有运动学关系的被控目标中的一个。
目标速度模块402，用于根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以 及运动学关系，确定多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。
在一种实施方式中，速度确定装置包括如图4所示的预期速度模块401 和目标速度模块402，在此基础上，如图5所示，预期速度模块401包括：
最接近点单元501，用于确定第一被控目标的被控点的预设轨迹上与第 一被控目标的被控点的实际位置的最接近的邻点；
目标点单元502，用于确定第一被控目标的被控点的预设轨迹上与邻点 之间的距离为设定距离值的目标点；
方向单元503，用于将被控点的实际位置到目标点的向量的方向作为第 一被控目标的被控点的预期速度方向。
在一种实施方式中，方法用于挖掘机，被控目标包括挖掘机的铲斗、动 臂、斗杆和回转支撑，在回转支撑静止的情况下，第一被控目标为铲斗；
目标点单元还用于：
根据铲斗的实际角速度，确定设定距离值；
确定在第一被控目标的被控点的预设轨迹上、邻点运动方向前方相距设 定距离值的点为目标点。
在一种实施方式中，目标速度为目标角速度，目标速度模块包括：
确定第一被控目标的被控点的实际位置到目标点的向量为第一被控目标 的被控点的预期速度方向；
将第一被控目标的角速度设定为第一角速度值；
利用被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、回转支撑的角速度、第一 角速度值和第一被控目标的被控点的预期速度方向，确定动臂和斗杆的目标 角速度。
在一种实施方式中，方法用于挖掘机，被控目标包括挖掘机的铲斗、动 臂、斗杆和回转支撑，在轨迹中，回转支撑运动的情况下，第一被控目标为铲 斗；
目标点单元还用于：
根据回转支撑的实际角速度，确定设定距离值；
目标速度模块还用于：
将铲斗、动臂和斗杆所在的平面旋转设定距离值之后，与第一被控目标 的被控点的预设轨迹的交点作为目标点。
在一种实施方式中，预期速度模块还用于：
确定第一被控目标的被控点的实际位置到目标点的向量为第一被控目标 的被控点的预期速度方向；
目标速度模块还用于：
将回转支撑的角速度设定为第二角速度值；
利用被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、第二角速度值和第一被控 目标的被控点的预期速度方向，确定铲斗、动臂和斗杆的目标角速度。
本申请实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应 描述，在此不再赘述。
根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储 介质。
如图6所示，是根据本申请实施例的速度确定方法的电子设备的框图。 电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算 机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适 合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处 理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部 件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本 文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图6所示，该电子设备包括：一个或多个处理器601、存储器602，以 及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的 总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。 处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者 存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示图 形用户界面(Graphical User Interface，GUI)的图形信息的指令。在其它实施 方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储 器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作 (例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图6中 以一个处理器601为例。
存储器602即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中，所 述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器 执行本申请所提供的速度确定方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存 储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的速度确定方 法。
存储器602作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软 件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的速度确定 方法对应的程序指令/模块(例如，附图4所示的预期速度模块401和目标速 度模块402)。处理器601通过运行存储在存储器602中的非瞬时软件程序、 指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述 方法实施例中的速度确定方法。
存储器602可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存 储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据速度 确定方法的电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高 速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、 闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器602可选 包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连 接至上述电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局 域网、移动通信网及其组合。
上述电子设备还可以包括：输入装置603和输出装置604。处理器601、 存储器602、输入装置603和输出装置604可以通过总线或者其他方式连接， 图6中以通过总线连接为例。
输入装置603可接收输入的数字或字符信息，以及产生与上述电子设备 的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨 迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装 置。输出装置604可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反 馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器 (Liquid Crystal Display，LCD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED) 显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集 成电路系统、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、 计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可 以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序 可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程 处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输 入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至 该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编 程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、 和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读 介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程 处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存 储器、可编程逻辑装置(programmable logic device，PLD))，包括，接 收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指 的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术， 该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向 装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将 输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如， 提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反 馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、 触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如， 作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、 或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器 的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处 描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部 件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络 的示例包括：局域网(Local Area Network，LAN)、广域网(Wide Area Network，WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此 并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具 有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
上述申请中的一个实施例因为采用根据第一被控目标的被控点的实 际位置和第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定预期速度方向，然后根 据预期速度方向确定至少一个被控目标的目标速度的技术手段，所以克服 了具有运动学关系的被控目标控制精度难以提高的技术问题，进而达到提 高控制精度和设备作业效率技术效果。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或 删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执 行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的 结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员 应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子 组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改 进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (14)

1.一种速度确定方法，包括：
根据第一被控目标的被控点的实际位置和所述第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向，所述第一被控目标为多个具有运动学关系的被控目标中的一个；
根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及所述运动学关系，确定所述多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据第一被控目标的被控点的实际位置和所述第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向，包括：
确定所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上与所述第一被控目标的被控点的实际位置最接近的邻点；
确定所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上与所述邻点之间的距离为设定距离值的目标点；
将所述被控目标的被控点的实际位置到所述目标点的向量的方向作为所述第一被控目标的被控点的预期速度方向。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法应用于挖掘机，所述被控目标包括挖掘机的铲斗、动臂、斗杆和回转支撑，在所述回转支撑静止的情况下，所述第一被控目标的被控点为铲斗的末端；
确定所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上与所述邻点之间的距离为设定距离值的目标点，包括：
根据所述铲斗的末端的实际位置，确定所述设定距离值；
确定在所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上、所述邻点运动方向前方相距设定距离值的点为所述目标点。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述目标速度为目标角速度；根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的预期速度方向，包括：
确定所述第一被控目标的被控点的实际位置到所述目标点的向量为所述第一被控目标的被控点的预期速度方向；
根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及所述运动学关系，确定所述多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度，包括：
将所述第一被控目标的角速度设定为第一角速度值；
利用所述被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、所述回转支撑的角速度、所述第一角速度值和所述第一被控目标的被控点的预期速度方向，确定所述动臂和所述斗杆的目标角速度。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法应用于挖掘机，所述被控目标包括挖掘机的铲斗、动臂、斗杆和回转支撑，在所述回转支撑运动的情况下，所述第一被控目标为所述铲斗；
确定所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上与所述邻点之间的距离为设定距离值的目标点，包括：
根据所述回转支撑的实际角速度，确定所述设定距离值；
将铲斗、动臂和斗杆所在的平面旋转所述设定距离值之后，与所述第一被控目标的被控点的预设轨迹的交点作为所述目标点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述目标速度为目标角速度，根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向，包括：
确定所述第一被控目标的被控点的实际位置到所述目标点的向量为所述第一被控目标的被控点的预期速度方向；
根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及所述运动学关系，确定所述多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度，包括：
将所述回转支撑的角速度设定为第二角速度值；
利用所述被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、所述第二角速度值和所述第一被控目标的被控点的预期速度方向，确定所述铲斗、动臂和斗杆的目标角速度。
7.一种速度确定装置，包括：
预期速度模块，用于根据第一被控目标的被控点的实际位置和第一被控目标的被控点的预设轨迹，确定第一被控目标的被控点的预期速度方向，所述第一被控目标为多个具有运动学关系的被控目标中的一个；
目标速度模块，用于根据第一被控目标的被控点的预期速度方向，以及所述运动学关系，确定所述多个被控目标中的至少一个被控目标的目标速度。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述预期速度模块包括：
最接近点单元，用于确定所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上与所述第一被控目标的被控点的实际位置的最接近的邻点；
目标点单元，用于确定所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上与所述邻点之间的距离为设定距离值的目标点；
方向单元，用于将所述被控点的实际位置到所述目标点的向量的方向作为所述第一被控目标的被控点的预期速度方向。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置应用于挖掘机，所述被控目标包括挖掘机的铲斗、动臂、斗杆和回转支撑，在所述回转支撑静止的情况下，所述第一被控目标的被控点为所述铲斗的末端；
所述目标点单元还用于：
根据所述铲斗的末端的实际位置，确定所述设定距离值；
确定在所述第一被控目标的被控点的预设轨迹上、邻点运动方向前方相距设定距离值的点为所述目标点。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述目标速度为目标角速度；所述目标速度模块还用于：
确定所述第一被控目标的被控点的实际位置到所述目标点的向量为所述第一被控目标的被控点的预期速度方向；
所述目标速度模块还用于：
将所述第一被控目标的角速度设定为第一角速度值；
利用所述被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、所述回转支撑的角速度、所述第一角速度值和所述第一被控目标的被控点的预期速度方向，确定所述动臂和所述斗杆的目标角速度。
11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置应用于挖掘机，所述被控目标包括挖掘机的铲斗、动臂、斗杆和回转支撑，在所述回转支撑运动的情况下，所述第一被控目标的被控点为所述铲斗的末端；
所述目标点单元还用于：
根据所述回转支撑的实际角速度，确定所述设定距离值；
将铲斗、动臂和斗杆所在的平面旋转所述设定距离值之后，与所述第一被控目标的被控点的预设轨迹的交点作为所述目标点。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述目标速度为目标角速度；所述预期速度模块还用于：
确定所述第一被控目标的被控点的实际位置到所述目标点的向量为所述第一被控目标的被控点的预期速度方向；
所述目标速度模块还用于：
将所述回转支撑的角速度设定为第二角速度值；
利用所述被控目标之间运动学关系的雅可比矩阵、所述第二角速度值和所述第一被控目标的被控点的预期速度方向，确定所述铲斗、动臂和斗杆的目标角速度。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
14.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
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