CN113119096B - 机械臂空间位置调整方法、装置、机械臂及存储介质 - Google Patents

机械臂空间位置调整方法、装置、机械臂及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种机械臂空间位置调整方法、装置、机械臂及存储介质。根据获取到的人工重力场的预设加速度、人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、机械臂中的特征点在预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在预设参考坐标系中的第三向量，计算该机械臂的特征点移动到参考点的过程中的势能函数。基于该势能函数结合预设零空间算子，得到该机械臂的特征点移动到参考点的过程所需要的零空间虚拟力矩，以调整该机械臂的各个关节。如此，实现根据任务要求自由的调整机械臂冗余关节的位置。

Description

机械臂空间位置调整方法、装置、机械臂及存储介质
技术领域
本申请涉及控制领域，具体而言，涉及一种机械臂空间位置调整方法、装置、机械臂及存储介质。
背景技术
冗余自由度的存在可以使得机械臂在保证不影响末端操作器任务执行的同时实现机械臂冗余自由度的运动规划，以用于关节避限位或者防碰撞。因此，冗余机械臂的冗余自由度控制是冗余机械臂控制的关键问题。
一般解决冗余自由度控制问题的方法有阻尼最小二乘法。然而，该方法求得的结果一般是二范数最小的优化解，难以根据任务要求自由的调整机械臂冗余自由度的运动。
发明内容
为了克服现有技术中的至少一个不足，本申请实施例的目的之一在于提供一种机械臂空间位置调整方法，应用于包括冗余自由度的机械臂，所述方法包括：
获取人工重力场的预设加速度、所述人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、所述机械臂中的特征点在所述预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在所述预设参考坐标系中的第三向量，其中，所述第一向量的方向与该机械臂的运动趋势相对应，所述机械臂的运动速度与所述预设加速度的大小成正相关；
根据所述预设加速度、所述第一向量、所述第二向量以及所述第三向量计算所述机械臂的特征点移动到所述参考点的过程中的势能函数；
基于预设零空间算子，根据所述势能函数计算所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩，其中，所述预设零空间算子用于使得该机械臂在运动过程中末端的位姿不变；
根据所述各个关节的零空间虚拟力矩对各关节的状态进行调整。
可选地，所述根据所述预设加速度、所述第一向量、所述第二向量以及所述第三向量计算所述机械臂的特征点移动到所述参考点的过程中的势能函数的步骤包括：
根据所述第二向量以及所述第三向量计算所述特征点到所述参考点之间的第四向量；
根据所述第一向量、第四向量以及所述预设加速度计算获得所述势能函数。
可选地，所述根据所述第一向量、第四向量以及所述预设加速度计算获得所述势能函数的公式如下：
Figure BDA0002346998190000021
式中，
Figure BDA0002346998190000022
表示该势能函数，k表示该预设加速度，
Figure BDA0002346998190000023
表示该第四向量，
Figure BDA0002346998190000024
表示该第一向量，
Figure BDA0002346998190000025
表示所述第四向量与所述第一向量之间的点乘。
可选地，所述基于预设零空间算子，根据所述势能函数计算所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩的步骤，包括：
基于预设阻尼参数，根据所述势能函数计算所述机械臂中各关节的虚拟力矩，其中所述预设阻尼参数用于抑制所述机械臂运动过程中的震荡；
根据所述预设零空间算子以及所述各关节的虚拟力矩计算获得所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩。
可选地，所述基于预设阻尼参数，根据所述势能函数计算所述机械臂中各关节的虚拟力矩的公式如下：
Figure BDA0002346998190000026
式中，
Figure BDA0002346998190000031
表示所述机械臂中关节i的虚拟力矩，
Figure BDA0002346998190000032
表示所述势能函数，
Figure BDA0002346998190000033
表示关节i的速度，D表示所述预设阻尼参数。
可选地，所述根据所述预设零空间算子以及所述各关节的虚拟力矩计算获得所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩的公式如下：
Figure BDA0002346998190000034
N＝I-JT(JM+)T；
JM+＝M-1JT(JM-1JT)-1；
式中，
Figure BDA0002346998190000035
表示所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩，N表示所述预设零空间算子，JM+表示由所述机械臂的惯量矩阵加权计算的雅可比逆矩阵，M-1为所述机械臂的惯量矩阵。
本申请实施例的目的之二在于提供一种机械臂空间位置调整装置，应用于包括冗余自由度的机械臂，该机械臂空间位置调整装置包括参数获取模块、函数计算模块、力矩计算模块以及关节调整模块；
所述参数获取模块用于获取人工重力场的预设加速度、所述人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、所述机械臂中的特征点在所述预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在所述预设参考坐标系中的第三向量，其中，所述第一向量的方向与该机械臂的运动趋势相对应，所述机械臂的运动速度与所述预设加速度的大小成正相关；
所述函数计算模块用于根据所述预设加速度、所述第一向量、所述第二向量以及所述第三向量计算所述机械臂的特征点移动到所述参考点的过程中的势能函数；
所述力矩计算模块用于基于预设零空间算子，根据所述势能函数计算所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩，其中，所述预设零空间算子用于使得该机械臂在运动过程中末端的位姿不变；
所述关节调整模块用于根据所述各个关节的零空间虚拟力矩对各关节的状态进行调整。
可选地，所述函数计算模块通过如下方式计算所述势能函数：
根据所述第二向量以及所述第三向量计算所述特征点到所述参考点之间的第四向量；
根据所述第一向量、第四向量以及所述预设加速度计算获得所述势能函数。
本申请实施例的目的之三在于提供一种机械臂，该机械臂包括存储器以及处理器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述机器可执行指令被所述处理器执行时，实现所述的机械臂空间位置调整方法。
本申请实施例的目的之四在于提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的机械臂空间位置调整方法。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供一种机械臂空间位置调整方法、装置、机械臂及存储介质。根据获取到的人工重力场的预设加速度、所述人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、所述机械臂中的特征点在所述预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在所述预设参考坐标系中的第三向量，计算该机械臂的特征点移动到参考点的过程中的势能函数。基于该势能函数结合预设零空间算子，得到该机械臂的特征点移动到参考点的过程所需要的零空间虚拟力矩，以调整该机械臂的各个关节。如此，实现根据任务要求自由的调整机械臂冗余关节的位置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的机械臂空间位置调整方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例提供的场景示意图；
图3为本申请实施例提供的该机械臂的硬件结构图示意图；
图4为本申请实施例提供的机械臂空间位置调整装置的结构视图。
图标：100-机械臂；110-机械臂空间位置调整装置；120-存储器；130-处理器；600-特征点A；700-参考点B；1101-参数获取模块；1102-函数计算模块；1103-力矩计算模块；1104-关节调整模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
如背景技术所描述，一般解决冗余自由度控制问题的方法有阻尼最小二乘法。然而，该方法求得的结果一般是二范数最小的优化解，难以根据任务要求自由的调整机械臂冗余自由度的运动。
鉴于此，本申请实施例提供一种机械臂空间位置调整方法，应用于包括冗余自由度的机械臂。请参照图1，为本申请实施例提供的机械臂空位置调整方法的步骤流程图，以下将对所述方法包括各个步骤进行详细阐述。
步骤S100，获取人工重力场的预设加速度、该人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、机械臂中的特征点在预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在预设参考坐标系中的第三向量。
针对该预设参考坐标系，请参照图2，以世界坐标系为例，该世界坐标系中存在障碍物位于该机械臂100的活动范围内，因此，需要调整该机械臂100冗余的关节在空间中的位置，以对其进行规避。基于此，在该机械臂100中的关节中选取特征点A600，控制该机械臂100将该特征点A600调整到参考点B700以规避该障碍物。值得说明的是，因为机械臂100的各个关节并不是孤立存在的，因此，控制该机械臂100将该特征点A 600调整到参考点B700以规避该障碍物的过程中，该机械臂100的其他关节需要做适应性调整。
应理解，由于该机械臂100存在冗余的自由度，因此，该机械臂100的各个关节可以从多个方向对该障碍物进行规避。该人工重力场用于指示该机械臂100在规避该障碍物的过程中的整体运动趋势。基于此，该第一向量的方向与该机械臂100的运动趋势相对应。
同时，控制该机械臂100将该特征点A 600调整到参考点B700以规避该障碍物的过程中，该机械臂100的运动速度与该预设加速度的大小成正相关。其中，该预设加速度可以根据实际场景中机械臂100类型以及实际场景中对该机械臂100运动速度的需求进行调整。
步骤S200，根据预设加速度、第一向量、第二向量以及第三向量计算机械臂100的特征点移动到参考点的过程中的势能函数。
步骤S300，基于预设零空间算子，根据势能函数计算机械臂100中各个关节的零空间虚拟力矩。
其中，该预设零空间算子用于使得该机械臂100在运动过程中末端的位姿不变。
步骤S400，根据各个关节的零空间虚拟力矩对各关节的状态进行调整。
通过上述方法，根据获取到的人工重力场的预设加速度、人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、机械臂100中的特征点在预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在预设参考坐标系中的第三向量，计算该机械臂100的特征点移动到参考点的过程中的势能函数。基于该势能函数结合预设零空间算子，得到该机械臂100的特征点移动到参考点的过程所需要的零空间虚拟力矩，以调整该机械臂100的各个关节。如此，实现根据任务要求自由的调整机械臂100冗余关节的位置。
其中，在根据该预设加速度、第一向量、第二向量以及第三向量计算机械臂100的特征点移动到参考点的过程中的势能函数时，该机械臂100根据第二向量以及第三向量计算特征点到参考点之间的第四向量；根据第一向量、第四向量以及预设加速度计算获得势能函数。
具体的，根据第一向量、第四向量以及预设加速度计算获得势能函数的公式如下：
Figure BDA0002346998190000071
式中，
Figure BDA0002346998190000072
表示该势能函数，k表示该预设加速度，
Figure BDA0002346998190000073
表示该第四向量，
Figure BDA0002346998190000074
表示该第一向量，
Figure BDA0002346998190000075
表示所述第四向量与所述第一向量之间的点乘。
针对该第一向量，作为一种可能的实施方式，
Figure BDA0002346998190000076
可以为用于表示人工重力场方向的单位向量。
针对该第四向量
Figure BDA0002346998190000077
设第二向量在该参考坐标系中表示为
Figure BDA0002346998190000078
第三向量在该参考坐标系中表示为
Figure BDA0002346998190000079
则第四向量可以表示：
Figure BDA00023469981900000710
具体的，以第二向量
Figure BDA00023469981900000711
为例，通过如下对其进行描述：
请再次参照图2，以O0为原点建立DH坐标系，设第二向量
Figure BDA00023469981900000712
在空间中的坐标为[rx,ry,rz]，则第二向量
Figure BDA00023469981900000713
可以表示为：
Figure BDA0002346998190000081
其中，(1:3,4)表示齐次矩阵
Figure BDA0002346998190000082
中第四列中的1到3个元素，该矩阵
Figure BDA0002346998190000083
可以表示为：
Figure BDA0002346998190000084
式中，
Figure BDA0002346998190000085
的形式如下：
Figure BDA0002346998190000086
式中，
Figure BDA0002346998190000087
的形式如下：
Figure BDA0002346998190000088
式中，R3×3(θi)表示该DH坐标系中，用于表示关节i位姿的坐标系相对于用于表示关节i-1位姿的坐标系的旋转矩阵；Oi-1Oi表示该DH坐标系中，用于表示关节i位姿的坐标系原点在用于表示关节i-1位姿的坐标系中的坐标值。
可选地，在获得该势能函数后，该机械臂100通过如下公式计算该机械臂100中各关节的虚拟力矩：
Figure BDA0002346998190000089
式中，
Figure BDA00023469981900000810
表示该机械臂100中关节i的虚拟力矩，
Figure BDA00023469981900000811
表示该势能函数，
Figure BDA00023469981900000812
表示关节i的速度，D表示该预设阻尼参数。其中，引入该预设阻尼参数D用于抑制该机械臂100运动过程所产生的震荡。该预设阻尼参数D越大，该机械臂100的关节越难以转动。
可选地，根据预设零空间算子以及各关节的虚拟力矩计算获得该机械臂100中各个关节的零空间虚拟力矩，具体计算方式如下：
Figure BDA00023469981900000813
N＝I-JT(JM+)T；
JM+＝M-1JT(JM-1JT)-1；
式中，
Figure BDA00023469981900000814
表示该机械臂100中各个关节的零空间虚拟力矩，N表示该预设零空间算子，JM+表示由该机械臂100的惯量矩阵加权计算的雅可比逆矩阵，M-1为该机械臂100的惯量矩阵。
值得说明是，本申请实施例中，该人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量方向、机械臂100中的特征点在预设参考坐标系中的位置以及参考点在预设参考坐标系中的位置，该机械臂100可以根据障碍物与机械臂的相对位置，基于预设规则进行确定；还可以提供相应的交互接口，由用户输入。本申请实施例，不做具体的限定。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种机械臂空间位置调整装置，应用于包括冗余自由度的机械臂100。请参照图3，从功能上划分，该机械臂空间位置调整装置110包括参数获取模块1101、函数计算模块1102、力矩计算模块1103以及关节调整模块1104。
该参数获取模块1101用于获取人工重力场的预设加速度、人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、机械臂100中的特征点在预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在预设参考坐标系中的第三向量，其中，第一向量的方向与该机械臂100的运动趋势相对应，机械臂100的运动速度与预设加速度的大小成正相关。
在本申请实施例中，该参数获取模块1101用于执行图1中的步骤S100，关于该参数获取模块1101的详细描述，可以参考步骤S100的详细描述。
该函数计算模块1102用于根据预设加速度、第一向量、第二向量以及第三向量计算机械臂100的特征点移动到参考点的过程中的势能函数。
在本申请实施例中，该函数计算模块1102用于执行图1中的步骤S200，关于该函数计算模块1102的详细描述，可以参考步骤S200的详细描述。
该力矩计算模块1103用于基于预设零空间算子，根据势能函数计算机械臂100中各个关节的零空间虚拟力矩，其中，预设零空间算子用于使得该机械臂100在运动过程中末端的位姿不变。
在本申请实施例中，该力矩计算模块1103用于执行图1中的步骤S300，关于该力矩计算模块1103的详细描述可以参考步骤S300的详细描述。
该关节调整模块1104用于根据各个关节的零空间虚拟力矩对各关节的状态进行调整。
在本申请实施例中，该关节调整模块1104用于执行图1中的步骤S400，关于该关节调整模块1104的详细描述，可以参考步骤S400的详细描述。
可选地，函数计算模块1102通过如下方式计算势能函数：
根据第二向量以及第三向量计算特征点到参考点之间的第四向量；根据第一向量、第四向量以及预设加速度计算获得势能函数。
本申请实施例还提供一种机械臂100，请参照图4，该机械臂100包括存储器、机械臂空间位置调整装置110以及处理器，所述存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，机器可执行指令被处理器执行时，实现所述的机械臂空间位置调整方法。
所述存储器120、处理器130各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述机械臂空间位置调整装置110包括至少一个可以软件或固件(Firmware)的形式存储于所述存储器120中或固化在所述机械臂100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器130用于执行所述存储器120中存储的可执行模块，例如所述机械臂空间位置调整装置110所包括的软件功能模块及计算机程序等。
其中，所述存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序。
所述处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器130可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器130执行时，实现所述的机械臂空间位置调整方法。
综上所述，本申请实施例提供一种机械臂空间位置调整方法、装置、机械臂及存储介质。根据获取到的人工重力场的预设加速度、所述人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、所述机械臂中的特征点在所述预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在所述预设参考坐标系中的第三向量，计算该机械臂的特征点移动到参考点的过程中的势能函数。基于该势能函数结合预设零空间算子，得到该机械臂的特征点移动到参考点的过程所需要的零空间虚拟力矩，以调整该机械臂的各个关节。如此，实现根据任务要求自由的调整机械臂冗余关节的位置。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机械臂空间位置调整方法，其特征在于，应用于包括冗余自由度的机械臂，所述方法包括：
获取人工重力场的预设加速度、所述人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、所述机械臂中的特征点在所述预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在所述预设参考坐标系中的第三向量，其中，所述第一向量的方向与该机械臂的运动趋势相对应，所述机械臂的运动速度与所述预设加速度的大小成正相关；
根据所述预设加速度、所述第一向量、所述第二向量以及所述第三向量计算所述机械臂的特征点移动到所述参考点的过程中的势能函数；
基于预设零空间算子，根据所述势能函数计算所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩，其中，所述预设零空间算子用于使得该机械臂在运动过程中末端的位姿不变；
根据所述各个关节的零空间虚拟力矩对各关节的状态进行调整。
2.根据权利要求1所述的机械臂空间位置调整方法，其特征在于，所述根据所述预设加速度、所述第一向量、所述第二向量以及所述第三向量计算所述机械臂的特征点移动到所述参考点的过程中的势能函数的步骤包括：
根据所述第二向量以及所述第三向量计算所述特征点到所述参考点之间的第四向量；
根据所述第一向量、第四向量以及所述预设加速度计算获得所述势能函数。
3.根据权利要求2所述的机械臂空间位置调整方法，其特征在于，所述根据所述第一向量、第四向量以及所述预设加速度计算获得所述势能函数的公式如下：
Figure FDA0003745920160000021
式中，
Figure FDA0003745920160000022
表示该势能函数，k表示该预设加速度，
Figure FDA0003745920160000023
表示该第四向量，
Figure FDA0003745920160000024
表示该第一向量，
Figure FDA0003745920160000025
表示所述第四向量与所述第一向量之间的点乘。
4.根据权利要求1所述的机械臂空间位置调整方法，其特征在于，所述基于预设零空间算子，根据所述势能函数计算所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩的步骤，包括：
基于预设阻尼参数，根据所述势能函数计算所述机械臂中各关节的虚拟力矩，其中所述预设阻尼参数用于抑制所述机械臂运动过程中的震荡；
根据所述预设零空间算子以及所述各关节的虚拟力矩计算获得所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩。
5.根据权利要求4所述的机械臂空间位置调整方法，其特征在于，所述基于预设阻尼参数，根据所述势能函数计算所述机械臂中各关节的虚拟力矩的公式如下：
Figure FDA0003745920160000026
式中，
Figure FDA0003745920160000027
表示所述机械臂中关节i的虚拟力矩，
Figure FDA0003745920160000028
表示所述势能函数，
Figure FDA0003745920160000029
表示关节i的速度，D表示所述预设阻尼参数。
6.根据权利要求5所述的机械臂空间位置调整方法，其特征在于，所述根据所述预设零空间算子以及所述各关节的虚拟力矩计算获得所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩的公式如下：
Figure FDA00037459201600000210
N＝I-JT(JM+)T；
JM+＝M-1JT(JM-1JT)-1；
式中，
Figure FDA00037459201600000211
表示n个关节的虚拟力矩，
Figure FDA00037459201600000212
表示所述机械臂中所有关节的零空间虚拟力矩，N表示所述预设零空间算子，JM+表示由所述机械臂的惯量矩阵加权计算的雅可比逆矩阵，M-1为所述机械臂的惯量矩阵，I表示单位矩阵。
7.一种机械臂空间位置调整装置，其特征在于，应用于包括冗余自由度的机械臂，该机械臂空间位置调整装置包括参数获取模块、函数计算模块、力矩计算模块以及关节调整模块；
所述参数获取模块用于获取人工重力场的预设加速度、所述人工重力场在预设参考坐标系中的第一向量、所述机械臂中的特征点在所述预设参考坐标系中的第二向量以及参考点在所述预设参考坐标系中的第三向量，其中，所述第一向量的方向与该机械臂的运动趋势相对应，所述机械臂的运动速度与所述预设加速度的大小成正相关；
所述函数计算模块用于根据所述预设加速度、所述第一向量、所述第二向量以及所述第三向量计算所述机械臂的特征点移动到所述参考点的过程中的势能函数；
所述力矩计算模块用于基于预设零空间算子，根据所述势能函数计算所述机械臂中各个关节的零空间虚拟力矩，其中，所述预设零空间算子用于使得该机械臂在运动过程中末端的位姿不变；
所述关节调整模块用于根据所述各个关节的零空间虚拟力矩对各关节的状态进行调整。
8.根据权利要求7所述的机械臂空间位置调整装置，其特征在于，所述函数计算模块通过如下方式计算所述势能函数：
根据所述第二向量以及所述第三向量计算所述特征点到所述参考点之间的第四向量；
根据所述第一向量、第四向量以及所述预设加速度计算获得所述势能函数。
9.一种机械臂，其特征在于，该机械臂包括存储器以及处理器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述机器可执行指令被所述处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的机械臂空间位置调整方法。
10.一种存储介质，其特征在于，该存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的机械臂空间位置调整方法。
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