CN113814985A - 一种机器人控制方法、控制柜及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种机器人控制方法、控制柜及系统，其中，该方法包括：获取目标机器人对应的安全约束条件；其中，所述安全约束条件用于约束所述目标机器人进行安全运行，包括在笛卡尔空间下的第一约束条件，以及在关节空间下的第二约束条件；基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，得到控制速度，并基于所述控制速度对所述目标机器人进行控制。

Description

一种机器人控制方法、控制柜及系统
技术领域
本公开涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人控制方法、控制柜及系统。
背景技术
机械臂的运动可以在笛卡尔空间进行描述，也可以在关节空间描述。一般规划算法只考虑具体运动空间的运动学约束，例如在笛卡尔空间规划会考虑到奇异位置的限制，当超出关节空间的关节限制或可能发生自碰撞时，不能自适应调整运动轨迹，只能紧急停止机器人。在关节空间规划也会遇到类似的情况，当无法满足笛卡尔空间的约束时，同样只能紧急停止机器人。
相关技术中，往往是在进行运动前对运动过程进行仿真，判断运动过程中有无异常，或者是否触发安全限制。如果出现异常，则调整约束条件并重新规划，直至找到能够完成任务的运动轨迹。然而实际应用中机械臂的运动目标灵活多变，这种方式很难应用到实时的人机交互过程中，从而使得机器人的控制流程较为繁琐。
发明内容
本公开实施例至少提供一种机器人控制方法、控制柜及系统。
第一方面，本公开实施例提供了一种机器人控制方法，包括：
获取目标机器人对应的安全约束条件；其中，所述安全约束条件用于约束所述目标机器人进行安全运行，包括在笛卡尔空间下的第一约束条件，以及在关节空间下的第二约束条件；
基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；
基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，得到控制速度，并基于所述控制速度对所述目标机器人进行控制。
一种可能的实施方式中，所述基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度，包括：
确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力；其中，所述虚拟约束力用于控制所述目标机器人在运行过程中符合对应的安全约束条件；
确定在所述虚拟约束力的影响下产生的约束速度，并基于所述约束速度和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；
一种可能的实施方式中，所述命令速度包括：所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一命令速度和在所述关节空间下的第二命令速度；所述约束速度，包括：所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一约束速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二约束速度；
所述方法还包括根据以下方法确定所述第一目标速度和所述第二目标速度：
基于所述第一约束速度及所述第一命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一初始速度；
基于所述第二约束速度及所述第二命令速度，确定所述目标机器人在所述关节空间下的第二初始速度；
基于所述第一初始速度，所述第二初始速度确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度。
一种可能的实施方式中，所述基于所述第一初始速度，所述第二初始速度确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度，包括：
确定所述第二初始速度在所述笛卡尔空间下对应的第一叠加速度，并基于所述第一叠加速度和所述第一初始速度，确定所述第一目标速度；以及，确定所述第一初始速度在所述关节空间下对应的第二叠加速度，并基于所述第二叠加速度和所述第二初始速度，确定所述第二目标速度。
一种可能的实施方式中，所述确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力，包括：
确定与所述第一约束条件对应的第一虚拟约束力；以及确定与所述第二约束条件对应的第二虚拟约束力；
所述确定在所述虚拟约束力的影响下产生的约束速度，包括：
确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一约束速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二约束速度。
一种可能的实施方式中，所述基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，包括：
在检测到所述第一目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，对所述第一目标速度进行调整，得到符合所述第一约束条件的第三目标速度；
基于所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度，对所述第二目标速度进行调整，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度；
若所述第四目标速度不符合所述第二约束条件，对所述第四目标速度进行调整生成所述控制速度；
若所述第四目标速度符合所述第二约束条件，所述第四目标速度即所述控制速度。
一种可能的实施方式中，所述基于所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度，对所述第二目标速度进行调整，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度，包括：
确定所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度在所述关节空间下对应的第三叠加速度；
基于所述第三叠加速度和所述第二目标速度，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度。
一种可能的实施方式中，所述第二约束条件包括最大速度阈值；
所述方法还包括根据以下方法判断所述第四目标速度是否满足所述第二约束条件：
在检测到所述第四目标速度小于所述最大速度阈值时，确定所述第四目标速度满足所述第二约束条件。
一种可能的实施方式中，所述第一目标速度表示所述目标机器人在控制坐标系下的速度；
所述在检测到所述第一目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，对所述第一目标速度进行调整，得到符合所述第一约束条件的第三目标速度，包括：
将所述控制坐标系下的所述第一目标速度转换至基坐标系，得到所述目标机器人在所述基坐标系下的第五目标速度；
在检测到所述第五目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，基于所述第一约束条件对所述第五目标速度进行调整，得到所述第三目标速度。
第二方面，本公开实施例还提供一种机器人控制柜，用于对操控机械臂的过程中的速度进行控制；所述机器人控制柜被配置为用于执行如上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
第三方面，本公开实施例还提供一种机器人系统，包括：如上述第二方面所述的机器人控制柜和机械臂；所述机器人控制柜按照配置的控制方法控制所述机械臂。
第四方面，本公开实施例还提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
第五方面，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
本公开实施例提供的机器人控制方法、控制柜及系统，通过确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，并基于调整后得到的控制速度对所述目标机器人进行控制。这样，在对机器人进行控制时，同时兼顾了笛卡尔空间和关节空间的安全约束条件，从而可以应用在实时的人机交互过程中，简化了机器人的控制流程；另一方面，由于使用安全约束条件作为约束机器人运行的条件，因此可以相应的提升机器人的安全防护性能，避免出现机器人损坏等安全问题。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书中的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，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示出了本公开实施例所提供的一种机器人控制方法的流程图；
图2示出了本公开实施例所提供的机器人控制方法中，确定第一目标速度和第二目标速度的具体方法的流程图；
图3示出了本公开实施例所提供的机器人控制方法中，对第一目标速度和第二目标速度进行调整的具体方法的流程图；
图4示出了本公开实施例所提供的机器人控制方法中，对第一目标速度进行调整的具体方法的流程图；
图5示出了本公开实施例所提供的机器人控制方法中，得到第四目标速度的具体方法的流程图；
图6示出了本公开实施例提供的机器人控制方法的示意图；
图7示出了本公开实施例提供的机器人控制方法中，解决组合约束的具体方法的流程图；
图8示出了本公开实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开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公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
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。
本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
经研究发现，往往是在机器人进行运动前对机器人的运动过程进行仿真，判断运动过程中有无异常，或者是否触发安全限制。如果出现异常，则调整约束条件并重新规划，直至找到能够完成任务的运动轨迹。然而实际应用中机械臂的运动目标灵活多变，这种方式很难应用到实时的人机交互过程中，从而使得机器人的控制流程较为繁琐。
基于上述研究，本公开提供了一种机器人控制方法、控制柜及系统，通过确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，并基于调整后得到的控制速度对所述目标机器人进行控制。这样，在对机器人进行控制时，同时兼顾了笛卡尔空间和关节空间的安全约束条件，从而可以应用在实时的人机交互过程中，简化了机器人的控制流程；另一方面，由于使用安全约束条件作为约束机器人运行的条件，因此可以相应的提升机器人的安全防护性能，避免出现机器人损坏等安全问题。
为便于对本实施例进行理解，首先对本公开实施例所公开的一种机器人控制方法进行详细介绍，本公开实施例所提供的机器人控制方法的执行主体一般为具有一定计算能力的计算机设备，该计算机设备例如包括：终端设备或服务器或其它处理设备，终端设备可以为机器人控制柜等。在一些可能的实现方式中，该机器人控制方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。
参见图1所示，为本公开实施例提供的机器人控制方法的流程图，所述方法包括步骤S101～S103，其中：
S101：获取目标机器人对应的安全约束条件；其中，所述安全约束条件用于约束所述目标机器人进行安全运行，包括在笛卡尔空间下的第一约束条件，以及在关节空间下的第二约束条件。
S102：基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度。
S103：基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，得到控制速度，并基于所述控制速度对所述目标机器人进行控制。
以下是对上述步骤的详细介绍。
针对S101和S102，所述第一约束条件包括虚拟墙约束、和外界防碰撞约束、奇异防护约束、运动速度约束等；所述第二约束条件包括关节转角极限约束、机械臂自碰撞约束、关节限速约束等。
一种可能的实施方式中，在基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度时，可以确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力；其中，所述虚拟约束力用于控制所述目标机器人在运行过程中符合对应的安全约束条件；确定在所述虚拟约束力的影响下产生的约束速度，并基于所述约束速度和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度。
这里，在确定所述虚拟约束力时，包括确定与所述第一约束条件对应的第一虚拟约束力，以及确定与所述第二约束条件对应的第二虚拟约束力。
一种可能的实施方式中，在确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力时，可以基于针对所述安全约束条件预先建立的力学转换模型，确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力；其中，所述力学转换模型中包括针对与所述安全约束条件对应的目标参数设置的，表征开始生成所述虚拟约束力的目标阈值。
具体的，在确定所述目标机器人对应的虚拟约束力时，可以在检测到所述机器人运行过程中的所述目标参数与所述目标阈值一致的情况下，基于所述力学转换模型中的转换公式和所述目标参数，生成与所述安全约束条件对应的虚拟约束力。
示例性的，以所述安全约束条件为奇异防护约束为例，通过所述奇异防护约束，可以使得所述目标机器人避免出现奇异位型，出现所述奇异位型可以理解为所述目标机器人运动到可能发生损坏的目标位置处；在建立与所述奇异防护约束对应的力学转换模型时，可以将与所述目标位置处的距离设置为所述目标参数，并针对所述距离设置一个开始生成虚拟约束力的距离阈值，当检测到所述目标机器人与所述目标位置处之间的距离为所述距离阈值时，即可通过所述转换公式生成所述虚拟约束力。
其中，所述转换公式可以是线性或者非线性的，以所述转换公式为非线性转换公式为例，可以将所述虚拟约束力等效为非线性的弹簧，也即当所述目标机器人越靠近所述目标位置处时，其所需要添加的虚拟约束力就越大，且虚拟约束力的增大幅度也是逐渐增大的，等效为弹簧后的计算公式中的各计算参数(如弹性系数等)可以根据实际需求进行设置，本公开实施例对此不做限定。
这样，通过将所述安全约束条件转换为所述目标机器人在运行过程中对应的虚拟约束力，可以将所述安全约束条件从运动学约束转换为动力学约束，从而可以与所述安全约束条件中原有的动力学约束一起参与所述目标机器人的受力分析，以便更好的对所述目标机器人进行运行速度规划。
具体的，在确定所述约束速度时，可以确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一约束速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二约束速度；所述命令速度包括所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一命令速度和在所述关节空间下的第二命令速度。
一种可能的实施方式中，可以基于所述虚拟约束力和导纳控制模式下的计算公式，确定所述虚拟约束力对应的约束速度。
示例性的，所述目标机器人在导纳控制模式下的计算公式可以为：
Figure BDA0003329913730000101
其中，M、B、K分别表示用户指定的质量、阻尼和刚度，其均为n×n的对角矩阵，n为所述目标机器人的关节数；ΔF＝Fd-Fe，Fd和Fe分别表示期望跟踪力与实际机器人与环境接触力；Xd、Xc、X分别表示期望运动轨迹、控制命令运动轨迹、实际运动轨迹，由于目前机器人位置控制技术已经相当成熟，因此为简便计算将X＝Xc。
这样，根据上述计算公式即可求出所述虚拟约束力对应的约束速度，通过在笛卡尔空间和关节空间分别根据相应的计算公式进行计算，即可得到所述第一约束速度和所述第二约束速度。
一种可能的实施方式中，如图2所示，可以通过以下步骤确定第一目标速度和第二目标速度：
S201：基于所述第一约束速度和所述第一命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一初始速度；以及，基于所述第二约束速度和所述第二命令速度，确定所述目标机器人在所述关节空间下的第二初始速度。
承接上步，在得到此时合外力ΔF(t)影响下对应的第一约束速度之后，可以获取机器人速度规划模块规划的第一命令速度，并将所述第一命令速度和所述第一约束速度进行合成(速度为矢量，合成的过程即为矢量相加的过程)，得到所述第一初始速度；相应的，在得到此时合外力ΔF(t)影响下对应的第二约束速度之后，可以获取机器人速度规划模块规划的第二命令速度，并将所述第二命令速度和所述第二约束速度进行合成，得到所述第二初始速度。
S202：确定所述第二初始速度在所述笛卡尔空间下对应的第一叠加速度，并基于所述第一叠加速度和所述第一初始速度，确定所述第一目标速度；以及，确定所述第一初始速度在所述关节空间下对应的第二叠加速度，并基于所述第二叠加速度和所述第二初始速度，确定所述第二目标速度。
具体的，可以通过正运动学公式，将所述第二初始速度转换为所述第一叠加速度，并基于所述第一叠加速度和所述第一初始速度，确定所述第一目标速度(同上，即根据第一叠加速度和第一初始速度进行矢量相加)；以及，可以根据逆运动学公式，将所述第一初始速度转换为所述第二叠加速度，并基于所述第二叠加速度和所述第二初始速度，确定所述第一目标速度。
S103：基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，得到控制速度，并基于所述控制速度对所述目标机器人进行控制。
这里，在对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整之后，可以得到调整后得到的控制速度，并基于控制速度对目标机器人的运行过程进行规划，比如得到所述目标机器人下一时刻的控制速度和位置，从而可以控制所述目标机器人的运行。
一种可能的实施方式中，如图3所示，可以通过以下步骤对第一目标速度和第二目标速度进行调整：
S301：在检测到所述第一目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，对所述第一目标速度进行调整，得到符合所述第一约束条件的第三目标速度。
这里，所述第一目标速度表示所述目标机器人在控制坐标系下的速度。在对所述第一目标速度进行调整时，可以根据调整目标连续且平滑的对所述第一目标速度进行调整，以得到所述第三目标速度，比如第一目标速度为5m/s，调整过程可以是5m/s-4.5m/s-4m/s-3.5m/s-3m/s，从而得到所述第三目标速度3m/s，而并非是直接从5m/s直接调整为3m/s，从而使得调整过程平滑自然，避免产生由于速度突变造成的机器人瞬间受力过大，从而破坏机器人的机械结构的安全问题，后文中涉及速度调整时也可以进行连续调整，后文中将不再一一描述。
一种可能的实施方式中，如图4所示，可以通过以下步骤对第一目标速度进行调整：
S3011：将所述控制坐标系下的所述第一目标速度转换至基坐标系，得到所述目标机器人在所述基坐标系下的第五目标速度。
S3012：在检测到所述第五目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，基于所述第一约束条件对所述第五目标速度进行调整，得到所述第三目标速度。
示例性的，以所述第一约束条件为最大运动速度不超过5米/秒(运动速度约束)为例，若此时的所述第五目标速度为6米/秒，则可以将所述第五目标速度调整为5米/秒，以得到符合所述第一约束条件的所述第三目标速度。
S302：基于所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度，对所述第二目标速度进行调整，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度。
这里，若所述第四目标速度不符合所述第二约束条件，则可以对所述第四目标速度进行调整生成所述控制速度；而若所述第四目标速度符合所述第二约束条件，所述第四目标速度即所述控制速度。
其中，所述第二约束条件可以包括最大速度阈值，在检测到所述第四目标速度小于所述最大速度阈值时，则可以确定所述第四目标速度满足所述第二约束条件；而在检测到所述第四目标速度大于或等于所述最大速度阈值时，则可以确定所述第四目标速度不满足所述第二约束条件。
一种可能的实施方式中，如图5所示，可以通过以下步骤得到第四目标速度：
S3021：确定所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度在所述关节空间下对应的第三叠加速度。
这里，所述第一目标速度表示所述目标机器人在调整之前的速度，所述第三目标速度表示所述目标机器人在调整之后的速度，在确定在所述关节空间下对应的第三叠加速度时，即为将所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度通过逆运动学公式转换到所述关节空间下，从而得到所述第三叠加速度。
S3022：基于所述第三叠加速度和所述第二目标速度，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度。
这里，得到所述第四目标速度的过程，即为根据所述第三叠加速度和第二目标速度进行矢量相加。
这样，可以将针对所述笛卡尔空间下的约束条件进行的调整，引入到所述关节空间中，从而便于通过后续对所述目标机器人在所述关节空间下进行相应的调整，使得所述目标机器人能够同时满足在所述笛卡尔空间和所述关节空间下的安全约束条件。
具体的，第四目标速度的调整过程与所述第五目标速度的调整过程类似，在对所述第四目标速度进行调整时，可以参照上文对所述第五目标速度进行调整的示例，在此不再赘述。
一种可能的实施方式中，在检测到所述第四目标速度不符合所述第二约束条件的情况下，对所述第四目标速度进行调整之后，还可以基于调整后的所述第四目标速度和正运动学公式，确定调整所述第四目标速度时所对应的笛卡尔空间的第四叠加速度，以基于所述第四叠加速度对所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的下一时刻的速度进行更新。
具体的，由于最终控制所述目标机器人是在所述关节空间进行控制的，因此在对所述第四目标速度进行调整后，即可得到当前所述目标机器人的控制速度，并可以基于所述控制速度对所述目标机器人进行控制；而由于对所述关节空间中的所述第四目标速度进行了调整，此时在所述笛卡尔空间下的速度也会发生相应的变化，而这一变化会对所述目标机器人下一时刻的控制产生影响，因此可以确定调整后的所述第四目标速度所对应的笛卡尔空间的第四叠加速度，并将基于所述第四叠加速度进行调整后得到的笛卡尔空间下的速度添加至下一时刻的速度规划过程中，以实现对所述目标机器人的连续控制。
为便于对本实施例进行理解，下面将结合附图对本公开实施例所述提供的机器人控制方法进行进一步的介绍：
参见图6所示，为本公开实施例提供的机器人控制方法的示意图，图6中，笛卡尔空间中的命令速度即为第一命令速度，合力输入即为在所述笛卡尔空间下的合外力，导纳控制控制即为通过导纳控制模式下的计算公式，将合外力转换为对应的第一约束速度，从而可以基于所述第一约束速度和所述第一命令速度，得到所述第一初始速度，基于相似的计算过程，可以得到所述目标机器人在所述关节空间下对应的第二初始速度，然后通过正运动学和逆运动学的相关计算，可以得到所述目标机器人在所述笛卡尔空间下对应的第一目标速度，以及在所述关节空间下的第二目标速度，上述过程中的具体内容参见上文相关描述，在此不再赘述。
进一步的，在得到所述第一目标速度和所述第二目标速度之后，基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整(即图6中的“解决组合约束”)，所述组合约束表示所述目标机器人在所述笛卡尔空间和所述关节空间分别对应的约束条件。
参见图7所示，为本公开实施例提供的机器人控制方法中，解决组合约束的具体方法的流程图，其中：
S701：确定控制坐标系下的第一目标速度。
S702：将所述控制坐标系下的所述第一目标速度转换至基坐标系，得到所述第五目标速度。
S703：在检测到所述第五目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，基于所述第一约束条件对所述第五目标速度进行调整，得到所述第三目标速度。
S704：确定所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度在所述关节空间下对应的第三叠加速度。
S705：基于所述第三叠加速度和所述第二目标速度，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度。
S706：基于所述第四目标速度和所述第二约束条件，确定用于控制所述目标机器人的控制速度。
这里，若所述第四目标速度不符合所述第二约束条件，对所述第四目标速度进行调整生成所述控制速度；若所述第四目标速度符合所述第二约束条件，所述第四目标速度即所述控制速度。
具体的，在检测到所述第四目标速度不符合所述第二约束条件的情况下，基于调整后的所述第四目标速度和正运动学公式，确定调整所述第四目标速度时所对应的笛卡尔空间的第四叠加速度，以基于所述第四叠加速度对所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的下一时刻的速度进行更新。
具体的，上述S701～S706的详细内容参照上文相关描述，在此不再赘述。
本公开实施例提供的机器人控制方法，通过确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，并基于调整后得到的控制速度对所述目标机器人进行控制。这样，在对机器人进行控制时，同时兼顾了笛卡尔空间和关节空间的安全约束条件，从而可以应用在实时的人机交互过程中，简化了机器人的控制流程；另一方面，由于使用安全约束条件作为约束机器人运行的条件，因此可以相应的提升机器人的安全防护性能，避免出现机器人损坏等安全问题。
本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了与机器人控制方法对应的机器人控制柜，用于对操控机械臂的过程中的速度进行控制；所述机器人控制柜被配置为用于执行本公开实施例提供的机器人控制方法中任一种可能的实施方式中的步骤。
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了与机器人控制方法对应的机器人系统，包括：如上述机器人控制柜和机械臂；所述机器人控制柜按照配置的控制方法控制所述机械臂。
基于同一技术构思，本公开实施例还提供了一种计算机设备。参照图8所示，为本公开实施例提供的计算机设备800的结构示意图，包括处理器801、存储器802、和总线803。其中，存储器802用于存储执行指令，包括内存8021和外部存储器8022；这里的内存8021也称内存储器，用于暂时存放处理器801中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器8022交换的数据，处理器801通过内存8021与外部存储器8022进行数据交换，当计算机设备800运行时，处理器801与存储器802之间通过总线803通信，使得处理器801在执行以下指令：
获取目标机器人对应的安全约束条件；其中，所述安全约束条件用于约束所述目标机器人进行安全运行，包括在笛卡尔空间下的第一约束条件，以及在关节空间下的第二约束条件；
基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；
基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，得到控制速度，并基于所述控制速度对所述目标机器人进行控制。
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度，包括：
确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力；其中，所述虚拟约束力用于控制所述目标机器人在运行过程中符合对应的安全约束条件；
确定在所述虚拟约束力的影响下产生的约束速度，并基于所述约束速度和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述命令速度包括：所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一命令速度和在所述关节空间下的第二命令速度；所述约束速度，包括：所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一约束速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二约束速度；
还包括根据以下方法确定所述第一目标速度和所述第二目标速度：
基于所述第一约束速度及所述第一命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一初始速度；
基于所述第二约束速度及所述第二命令速度，确定所述目标机器人在所述关节空间下的第二初始速度；
基于所述第一初始速度，所述第二初始速度确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度。
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述基于所述第一初始速度，所述第二初始速度确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度，包括：
确定所述第二初始速度在所述笛卡尔空间下对应的第一叠加速度，并基于所述第一叠加速度和所述第一初始速度，确定所述第一目标速度；以及，确定所述第一初始速度在所述关节空间下对应的第二叠加速度，并基于所述第二叠加速度和所述第二初始速度，确定所述第二目标速度。
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力，包括：
确定与所述第一约束条件对应的第一虚拟约束力；以及确定与所述第二约束条件对应的第二虚拟约束力；
所述确定在所述虚拟约束力的影响下产生的约束速度，包括：
确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一约束速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二约束速度。
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，包括：
在检测到所述第一目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，对所述第一目标速度进行调整，得到符合所述第一约束条件的第三目标速度；
基于所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度，对所述第二目标速度进行调整，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度；
若所述第四目标速度不符合所述第二约束条件，对所述第四目标速度进行调整生成所述控制速度；
若所述第四目标速度符合所述第二约束条件，所述第四目标速度即所述控制速度。
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述基于所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度，对所述第二目标速度进行调整，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度，包括：
确定所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度在所述关节空间下对应的第三叠加速度；
基于所述第三叠加速度和所述第二目标速度，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度。
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述第二约束条件包括最大速度阈值；
还包括根据以下方法判断所述第四目标速度是否满足所述第二约束条件：
在检测到所述第四目标速度小于所述最大速度阈值时，确定所述第四目标速度满足所述第二约束条件。
一种可能的实施方式中，所述处理器801的指令中，所述第一目标速度表示所述目标机器人在控制坐标系下的速度；
所述在检测到所述第一目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，对所述第一目标速度进行调整，得到符合所述第一约束条件的第三目标速度，包括：
将所述控制坐标系下的所述第一目标速度转换至基坐标系，得到所述目标机器人在所述基坐标系下的第五目标速度；
在检测到所述第五目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，基于所述第一约束条件对所述第五目标速度进行调整，得到所述第三目标速度。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的机器人控制方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。
本公开实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品承载有程序代码，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中所述的机器人控制方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
其中，上述计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software Development Kit，SDK)等等。
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，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的模块和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的模块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，又例如，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通信接口，模块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。
另外，在本公开各个实施例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。
所述功能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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开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)执行本公开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(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种机器人控制方法，其特征在于，包括：
获取目标机器人对应的安全约束条件；其中，所述安全约束条件用于约束所述目标机器人进行安全运行，包括在笛卡尔空间下的第一约束条件，以及在关节空间下的第二约束条件；
基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度；
基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，得到控制速度，并基于所述控制速度对所述目标机器人进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述安全约束条件和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度，包括：
确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力；其中，所述虚拟约束力用于控制所述目标机器人在运行过程中符合对应的安全约束条件；
确定在所述虚拟约束力的影响下产生的约束速度，并基于所述约束速度和获取的所述目标机器人的命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述命令速度包括：所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一命令速度和在所述关节空间下的第二命令速度；所述约束速度，包括：所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一约束速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二约束速度；
所述方法包括根据以下方法确定所述第一目标速度和所述第二目标速度：
基于所述第一约束速度及所述第一命令速度，确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一初始速度；
基于所述第二约束速度及所述第二命令速度，确定所述目标机器人在所述关节空间下的第二初始速度；
基于所述第一初始速度，所述第二初始速度确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一初始速度，所述第二初始速度确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一目标速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二目标速度，包括：
确定所述第二初始速度在所述笛卡尔空间下对应的第一叠加速度，并基于所述第一叠加速度和所述第一初始速度，确定所述第一目标速度；以及，确定所述第一初始速度在所述关节空间下对应的第二叠加速度，并基于所述第二叠加速度和所述第二初始速度，确定所述第二目标速度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标机器人在运行过程中与所述安全约束条件对应的虚拟约束力，包括：
确定与所述第一约束条件对应的第一虚拟约束力；以及确定与所述第二约束条件对应的第二虚拟约束力；
所述确定在所述虚拟约束力的影响下产生的约束速度，包括：
确定所述目标机器人在所述笛卡尔空间下的第一约束速度，以及所述目标机器人在所述关节空间下的第二约束速度。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述安全约束条件对所述第一目标速度和所述第二目标速度进行调整，包括：
在检测到所述第一目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，对所述第一目标速度进行调整，得到符合所述第一约束条件的第三目标速度；
基于所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度，对所述第二目标速度进行调整，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度；
若所述第四目标速度不符合所述第二约束条件，对所述第四目标速度进行调整生成所述控制速度；
若所述第四目标速度符合所述第二约束条件，所述第四目标速度即所述控制速度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度，对所述第二目标速度进行调整，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度，包括：
确定所述第三目标速度或符合所述第一约束条件的第一目标速度在所述关节空间下对应的第三叠加速度；
基于所述第三叠加速度和所述第二目标速度，得到所述目标机器人在所述关节空间下的第四目标速度。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第二约束条件包括最大速度阈值；
所述方法还包括根据以下方法判断所述第四目标速度是否满足所述第二约束条件：
在检测到所述第四目标速度小于所述最大速度阈值时，确定所述第四目标速度满足所述第二约束条件。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一目标速度表示所述目标机器人在控制坐标系下的速度；
所述在检测到所述第一目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，对所述第一目标速度进行调整，得到符合所述第一约束条件的第三目标速度，包括：
将所述控制坐标系下的所述第一目标速度转换至基坐标系，得到所述目标机器人在所述基坐标系下的第五目标速度；
在检测到所述第五目标速度不符合所述第一约束条件的情况下，基于所述第一约束条件对所述第五目标速度进行调整，得到所述第三目标速度。
10.一种机器人控制柜，其特征在于，用于对操控机械臂的过程中的速度进行控制；所述机器人控制柜被配置为执行如权利要求1～9任一项所述的机器人控制方法。
11.一种机器人系统，其特征在于，包括权利要求10所述的机器人控制柜和机械臂；所述机器人控制柜按照配置的控制方法控制所述机械臂。
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