CN116968038B - 一种基于多电机编码的柔性操控系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多电机编码的柔性操控系统与控制方法，包括多电机通讯模块、电机驱动模块和柔性机械臂结构模块；其中，电机驱动模块包括多个电机，电机通过绳索控制柔性机械臂的位置；使得柔性机械臂能够实现预定动作；电机通讯模块与电机驱动模块连接，使得多个电机通过总线并联实现通信；柔性机械臂结构模块中包含有底部固定而顶端可运动的柔性机械臂；基于等曲率同心圆设定方法进行运动学建模，使得多个电机的输出与柔性机械臂的位置之间建立关联，根据电机功能编码实现对柔性机械臂的运动控制。通过可编程多电机驱动设计与运动模型构建，实现与目标的安全柔顺与自适应操作，提升对目标的操控能力。

Description

一种基于多电机编码的柔性操控系统与控制方法

技术领域

本发明涉及航天器和空间操控技术领域，尤其是涉及一种基于多电机编码的柔性操控系统与控制方法。

背景技术

随着空间探索与开发的深入，空间操控技术正变得愈加广泛且重要，是完成空间站的在轨装配、设备维护、太空垃圾清理、在轨燃料加注、轨道转移等复杂太空任务的重要保障。在空间操控领域，目前专家学者针对专用对接机构、空间机械臂、绳网等均开展了相关的设计、分析与实验研究。其中，专用对接机构成熟度高，但接触方式单一且仅适用于合作目标。空间机械臂如美国“轨道快车”等能够对目标实现大范围操作，然而刚性操控系统精确的运动规划导致对非合作目标接触存在较大局限性，同时缺乏足够的碰撞缓冲与能量耗散。绳网等柔性系统仅适用于失效航天器与空间碎片，因其对目标具有一定的破坏性无法直接用于空间灵巧操控。尤其在执行某些特殊的空间任务，如深空探索（例如小行星上的裂隙深处和洞穴的探索），飞行器特殊检查任务（例如运载火箭发动机内部等狭小空间检测）和卫星检修任务（例如故障太阳能帆板的展开）等，传统的空间操控方法并不能很好发挥相应的作用，这对空间操控技术的软接触、鲁棒性、灵巧性和可复用能力提出了更高的要求。

为突破这一关键难题，本发明提出一种基于多电机编码的柔性操控系统与控制方法，其根据柔性操控系统结构特性进行多电机功能配置，基于RS485实现多电机有效通信，开展了电机和柔性操控系统位置排布的优化设计，最后基于等曲率同心圆设定对柔性机械臂进行运动学建模，提出了驱动电机输出与柔性机械臂位置的关联方法，可以实现与目标的安全柔顺、自适应操作，提升对非合作目标的操控能力，具有轻量化、安全性、灵活性和复杂环境适应能力，满足特殊场景对智能、柔性、灵巧操控需求，重量轻，载荷大，可操作性强。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种基于多电机编码的柔性操控系统与控制方法，通过可编程多电机驱动设计与运动模型构建，实现与目标的安全柔顺与自适应操作，提升对目标的操控能力。柔性操控系统具有轻量化、安全性、灵活性和复杂环境适应能力，能够适应复杂多变的外界环境，满足特殊场景对智能、柔性、灵巧操控需求。

为实现上述目的，本发明提供一种基于多电机编码的柔性操控系统，所述柔性操控系统包括多电机通讯模块、电机驱动模块和柔性机械臂；其中，

电机驱动模块包括多个电机，电机通过绳索控制柔性机械臂的位置；使得柔性机械臂能够实现预定动作；

电机通讯模块与电机驱动模块连接，使得多个电机通过总线并联实现通信；

柔性机械臂包括可单独控制的上段机械臂和下段机械臂，使得柔性机械臂可实现两类运动，一类是下段机械臂固定，上段机械臂运动；另一类是下段机械臂运动的同时上段机械臂也运动；

基于等曲率同心圆设定方法进行运动学建模，使得多个电机的输出与柔性机械臂的位置之间建立关联，根据电机功能编码实现对柔性机械臂的运动控制。

进一步，电机驱动模块中包括上段机械臂控制电机组、下段机械臂控制电机组和下段机械臂固定电机组；其中上段机械臂控制电机组用于控制上段机械臂各方向的运动；下段机械臂控制电机组用于控制下段机械臂各方向的运动；下段机械臂固定电机组用于约束下段机械臂使其固定不发生弯曲。

进一步，电机驱动模块共包括12个电机，其中上段机械臂控制电机组中包括第1电机至第4电机，用于控制上段机械臂运动，下段机械臂控制电机组中包括第5电机至第8电机，用于控制下段机械臂的运动，下段机械臂固定电机组中包括第9电机至第12电机，用于固定下段机械臂。

进一步，12个电机围绕柔性机械臂布置，并且12个电机共分为三层排布，最下层为控制上段机械臂各方向运动的第1电机至第4电机，最上层位置为控制上段机械臂各方向运动的第5电机至第8电机，中间层为约束下段机械臂控制的第9电机至第12电机。

进一步，12个电机基于RS485实现通信，为克服电机内部反馈对于通信信号的干扰，多个电机通过总线并联，同时并联保护电阻。

进一步，上段机械臂的顶端和下段机械臂的顶端分别设有四个线接口，通过电机驱动模块带动绳索收紧或放松，进而驱动柔性机械臂弯曲和折展运动。下段机械臂的侧面也设有4个线接口，用来约束下段机械臂的构型。

进一步，基于等曲率同心圆设定方法，建立所述系统的运动学模型，设计原理在于将驱动电机输出与柔性机械臂顶端位置进行关联，以数学方式描述电机转动圈数与机械臂顶端中心位置之间的关系。

进一步，所述等曲率同心圆设定方法建立运动学模型，具体如下：设电机转动圈数为，电机所接线轴直径为/>，则通过电机转动引起的收缩的线长/>可以表示为：

当上段机械臂或下段机械臂运动时，机械臂两侧的弯曲符合等曲率模型，同时机械臂两侧的弯曲弧线位于同心圆上，机械臂沿运动方向的两侧的外弧和内弧为两个同心圆上的弧；设机械臂的长度为，当机械臂向一侧弯曲时，根据其结构特性，外侧机械臂长度不发生变化，仍为原长/>；机械臂内弧长度发生变化，设内侧弧长度为/>，弧/>和/>对应的同心圆半径分别为/>和/>，弧长/>和/>对应的圆心角为/>，根据几何关系可以得到：

联立得：

其中为绳收缩的长度，可以通过电机转数表示：

为所设计机械臂单元的末端的宽度，进行求解， />和/>可以表示为：

以上段机械臂或下段机械臂的底端中心为原点建立坐标系，则机械臂顶端中点坐标可以表示为（X,Y）；进一步可以转化描述为：

将和/>的描述公式代入可以得到：

从而建立了电机圈数与上段机械臂或下段机械臂顶端中心坐标之间的联系，从而实现柔性机械臂的控制。

另一方面，本发明提供一种基于多电机编码的柔性操控系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：

S1.根据柔性机械臂需要完成的任务估计柔性机械臂的末端位置；

S2.将柔性机械臂的运动轨迹分解为上段机械臂的运动轨迹和下段机械臂的运动轨迹；

S3.将运动轨迹转化为控制指令，通过多电机通讯模块向电机驱动模块发送控制指令；

S4.电机驱动模块根据控制指令控制多个电机运转；

S5.电机运转带动绳索收紧或放松，从而实现上段机械臂和/或下段机械臂的运动；

S6.根据柔性机械臂当前运动状态与期望状态进行比较重新执行S1——S5，直到柔性机械臂末端到达期望位置。

进一步，步骤S3中将运动轨迹转化为控制指令的具体方式在于：基于等曲率同心圆设定对柔性操控系统进行运动学建模，设计柔性机械臂总体控制策略分为：下段机械臂的分段控制，上段机械臂的分段控制和下段机械臂的固定约束。

本发明的有益效果如下：

(1) 根据柔性操控系统结构特性实现多电机功能配置，基于RS485进行多电机通信连接设计，有效克服电机内部反馈对于通信信号的干扰，实现了操控系统智能、柔性、灵巧操控。

(2) 基于等曲率同心圆假设对柔性机械臂进行运动学建模，提出了驱动电机输出与柔性机械臂位置的关联方法，提高了柔顺操控系统的构型控制精度。

附图说明

图1为根据本发明的柔性操控系统整体结构图；

图2为根据本发明的电机分布图；

图3为根据本发明的柔性机械臂绳接口示意图；

图4为根据本发明的系统多电机通信连接图；

图5为根据本发明的系统多电机优化分布图；

图6为根据本发明的系统电机分布侧视图；

图7为根据本发明的柔性操控系统俯视图；

图8为根据本发明的柔性机械臂封装示意图；

图9为根据本发明的柔性机械臂运动分析图；

图10为根据本发明的柔性机械臂绳运动分析图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合图1-图10对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明实施例提供一种基于多电机编码的柔性操控系统与控制方法，发明构思为：柔性操控系统包括多电机通讯模块、电机驱动模块和柔性机械臂结构模块。首先根据柔性操控系统结构特性开展多电机功能配置，基于RS485进行多电机通信；然后根据系统结构特性进行电机和机械臂位置排布的优化设计；最后基于等曲率同心圆设定对柔性操控系统进行运动学建模，提出了驱动电机输出与柔性机械臂位置的关联方法，实现柔性操控系统的安全柔顺、自适应操作，提升了对目标的操控能力，满足特殊场景对智能、柔性、灵巧操控需求。

如图1所示，柔性操控系统整体结构包括多电机通讯模块、电机驱动模块和柔性机械臂结构模块。图1示出了柔性操控系统中柔性机械臂的结构图，其利用绳驱的方式分上段机械臂和下段机械臂两段进行控制。基于柔性系统结构和驱动特性，设计电机不同功能并分别进行编码，实现柔性系统的鲁棒控制，电机功能设置如表1所示，共设12个电机，包括第1电机至第12电机，简写为电机M1-M12；其中电机M1,M2,M3,M4控制机械臂上段各方向运动，电机M5,M6,M7,M8为控制机械臂下段各方向运动。电机M9,M10,M11,M12为机械臂下段约束端，使机械臂下段部分运动更加灵活。

图2示出了电机分布的位置，其中上段机械臂的控制对应M1,M2,M3,M4电机，位于最下层位置，下段机械臂的控制对应M5,M6,M7,M8电机，位于最上层位置。此外，M9,M10,M11,M12电机用来进一步约束机械臂下段，位于中间位置。

如图3所示，在上段机械臂和下段机械臂分别安装有绳接口，可以将绳穿入来进行机械臂的驱动。系统共使用12个电机带动绳子收缩实现柔性操控系统的运动。在图3中示出了当前视角下柔性机械臂绳的安装位置。R-1,R-2,R-3和R-4处为对上、下段进行控制的绳引出的位置，其中上下段机械臂的绳接口类似，为了简化图中只示出一处。图中R5和R6为对下段机械臂进行固定的绳引出的位置，还有两处绳引出的位置在R5和R6对称位置，因为视角问题在图3中未示出。

表1 电机功能设置

如图4所示，基于RS485实现12个电机的多电机通信连接。为提高通信质量并克服电机内部反馈对于通信信号的干扰，多电机通过总线并联，同时并联保护电阻。

如图5所示，根据系统结构特性，柔性机械臂和电机置于如图所示一体化结构中，其中机械臂结构置于电机群中央位置。图6和图7分别为系统侧视和俯视图。通过优化设计，实现电机在机构中的合理排布，配合执行相应功能。图8示出了通过外壳封装后的机械臂。

一体化结构中电机共分为三层排布，第一层为下段机械臂控制电机，第三层为上段机械臂控制电机，位于中间的第二层为用来固定机械臂下段的约束电机。对应的电机编号具体为：第一层（M1,M2,M3,M4），第二层（M9,M10,M11,M12），第三层（M5,M6,M7,M8）。在每段机械臂的顶端设有四个线接口，通过电机转动带动绳收紧，进而驱动机械臂运动。

如图1所示，固定机械臂底端，机械臂可以分为上下两段，通过绳驱动的方式进行控制。根据功能，驱动电机分为三类，第一类为控制机械臂下段运动，第二类为控制机械臂上段运动，第三类为固定机械臂下段。机械臂总体控制策略为：下段机械臂的分段控制，上端机械臂的分段控制和下段机械臂的固定约束。其中上、下段机械臂可以分别向多个方向运动，同时通过上下段机械臂的配合可以实现更为复杂的运动组合。具体为：

（1）下段机械臂固定，上段机械臂运动

（2）下段机械臂运动，同时上段机械臂运动来实现更为复杂的构型变换。

以下段机械臂运动为例进行运动学分析，机械臂其他运动与之类似。如图9所示，提出基于等曲率同心圆设定的柔性机械臂控制策略，研究了驱动电机输出与机械臂位置的关联方法。如图10所示为绳布局示意，系统通过一侧电机对绳进行收缩可以实现柔性机械臂的弯曲。在图10中示出了当前视角下柔性机械臂绳的安装位置。1,2,3处为对机械臂下段进行控制的绳引出的位置（因为视角问题，4位于同一平面2的对称位置，没有示出），5,6,7为对机械臂上段进行控制的绳引出的位置（因为视角问题，8位于同一平面6的对称位置，没有示出），9,10为机械臂下段约束端，使机械臂下段部分运动更加灵活（因为视角问题，11和12分别位于同一平面9和10的对称位置，没有示出）。

基于等曲率同心圆设定对柔性机械臂进行运动学建模，提出了驱动电机输出与机械臂位置的关联方法。建立电机转动圈数与机械臂位置之间的关系，设电机转动圈数为，线轴直径为/>，则收缩的线长/>可以表示为：

（1）

当柔性机械臂弯曲时，可以设定机械臂两侧的弯曲符合等曲率模型，同时两侧的弯曲为同心圆，即外弧和内弧/>为两个同心圆上的两段弧。设机械臂的长度为/>，当机械臂向一侧弯曲时（如图7向右侧弯曲为例），外侧机械臂长度为原长/>，设内侧弧长度为，弧长/>和/>对应的同心圆半径分别为/>和/>，弧长/>和/>对应的圆心角为/>，可以得到：

（2）

联立得：

（3）

（4）

其中为绳收缩的长度，通过电机转数表示：

（5）

为所设计机械臂单元的对角线长度，本发明中/>，机械臂下段长度。则/>和/>可以表示为：

（6）

（7）

以机械臂中心为原点建立如图7所示坐标系，则机械臂顶端中点的坐标（在X轴上投影为/>）可以表示为（X，Y），进一步可以表示为：

（8）

（9）

将公式和代入可以得到：

（10）

（11）

从而建立了电机圈数与机械臂顶端中心坐标（X,Y）之间的联系，可以实现系统对目标的精确、灵巧操作，提升对目标的操控能力。系统具有轻量化、安全性、灵活性和复杂环境适应能力，满足特殊场景对智能、柔性、灵巧操控需求，重量轻，载荷大，可操作性强。

以控制上段机械臂为例对驱动电机输出与柔性机械臂位置的关联方法进行具体说明。对应图2，当M5号电机运动时，带动绳子收紧，机械臂整体向一侧弯曲。其中，/>，/>，则当电机转动10圈即/>时，根据公式（10）和（11），柔性机械臂末端位置（X,Y）为：/>，/>；即柔性机械臂末端移动到（27,90）的位置（单位：mm）。

另一方面本发明实施例提供一种基于多电机编码的柔性操控系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：

S1.根据柔性机械臂需要完成的任务估计柔性机械臂的末端位置；

S2.将柔性机械臂的运动轨迹分解为上段机械臂的运动轨迹和下段机械臂的运动轨迹；

S3.将运动轨迹转化为控制指令，通过多电机通讯模块向电机驱动模块发送控制指令；

S4.电机驱动模块根据控制指令控制多个电机运转；

S5.电机运转带动绳索收紧或放松，从而实现上段机械臂和/或下段机械臂的运动；

S6.根据柔性机械臂当前运动状态与期望状态进行比较重新执行S1-S5，直到柔性机械臂末端到达期望位置。

本发明的技术要点如下：

（1）所设计的柔性操控系统结构包括：多电机通讯模块、电机驱动模块和柔性机械臂结构模块，根据系统特性进行多电机功能配置，多电机之间基于RS485并通过总线并联实现通信；

（2）根据电机功能编码和柔性机械臂系统位置排布开展结构优化设计；柔性机械臂和多电机置于一体化结构中，其中机械臂结构置于电机群中央位置。依据不同电机的功能进行优化设计，实现电机在机构中的合理排布，配合执行相应功能。根据所设计的柔性操控系统结构特性进行多电机功能配置，柔性操纵系统利用绳驱的方式分上下两段分别进行控制，每一段可以单独运动也可以组合运动。基于柔性操控系统结构，设计电机不同功能属性并分别对电机进行编码，实现柔性系统的鲁棒、灵巧控制；

（3）基于等曲率同心圆设定对柔性操控系统进行运动学建模，设计机械臂总体控制策略为：下段机械臂的分段控制，上端机械臂的分段控制和下段机械臂的固定控制。提出驱动电机输出与柔性操控系统位置的关联方法，数学描述了电机转动圈数与机械臂顶端中心位置之间的关系，建立了电机圈数与机械臂顶端中心坐标之间的联系，实现柔性操控系统的精确、柔顺控制。

本发明流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为表示包括一个或多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，可以实现在任何计算机刻度介质中，以供指令执行系统、装置或设备，所述计算机可读介质可以是任何包含存储、通信、传播或传输程序以供执行系统、装置或设备使用。包括只读存储器、磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，本领域的技术人员可以在不产生矛盾的情况下，将本说明书中描述的不同实施例或示例以及其中的特征进行结合或组合。

上述内容虽然已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型等更新操作。

Claims (8)

1.一种基于多电机编码的柔性操控系统，其特征在于，所述柔性操控系统包括多电机通讯模块、电机驱动模块和柔性机械臂结构模块；其中，

电机驱动模块包括多个电机，电机通过绳索控制柔性机械臂的位置；使得柔性机械臂能够实现预定动作；

多电机通讯模块与电机驱动模块连接，使得多个电机通过总线并联实现通信；

柔性机械臂结构模块中包含有底部固定而顶端运动的柔性机械臂，柔性机械臂分为单独控制的上段机械臂和下段机械臂，使得柔性机械臂实现两类运动，一类是下段机械臂固定，上段机械臂运动；另一类是下段机械臂运动的同时上段机械臂也运动；

基于等曲率同心圆设定方法进行运动学建模，使得多个电机的输出与柔性机械臂的位置之间建立关联，根据电机功能编码实现对柔性机械臂的运动控制；

其中，基于等曲率同心圆设定方法，建立所述系统的运动学模型，设计原理在于将驱动电机输出与柔性机械臂顶端位置进行关联，以数学方式描述电机转动圈数与机械臂顶端中心位置之间的关系；

所述等曲率同心圆设定方法建立运动学模型，具体如下：设电机转动圈数为，电机所接线轴直径为/>，则通过电机转动引起的收缩的线长/>表示为：

当上段机械臂或下段机械臂运动时，机械臂两侧的弯曲符合等曲率模型，同时机械臂两侧的弯曲弧线位于同心圆上，机械臂沿运动方向的两侧的外弧和内弧为两个同心圆上的弧；设机械臂的长度为，当机械臂向一侧弯曲时，根据其结构特性，外侧机械臂长度不发生变化，仍为原长/>；机械臂内弧长度发生变化，设内侧弧长度为/>，弧/>和/>对应的同心圆半径分别为/>和/>，弧长/>和/>对应的圆心角为/>，根据几何关系得到：

联立得：

其中为绳收缩的长度，通过电机转数表示：

为所设计机械臂单元的末端的宽度，进行求解， />和/>表示为：

以上段机械臂或下段机械臂的底端中心为原点建立坐标系，则机械臂顶端中点坐标表示为（X,Y）；进一步转化描述为：

将和/>的描述公式代入得到：

从而建立了电机圈数与上段机械臂或下段机械臂顶端中心坐标之间的联系，从而实现柔性机械臂的控制。

2.根据权利要求1所述的基于多电机编码的柔性操控系统，其特征在于，电机驱动模块中包括上段机械臂控制电机组、下段机械臂控制电机组和下段机械臂固定电机组；其中上段机械臂控制电机组用于控制上段机械臂各方向的运动；下段机械臂控制电机组用于控制下段机械臂各方向的运动；下段机械臂固定电机组用于约束下段机械臂使其固定不发生弯曲。

3.根据权利要求2所述的基于多电机编码的柔性操控系统，其特征在于，电机驱动模块共包括12个电机，其中上段机械臂控制电机组中包括第1电机至第4电机，用于控制上段机械臂运动，下段机械臂控制电机组中包括第5电机至第8电机，用于控制下段机械臂的运动，下段机械臂固定电机组中包括第9电机至第12电机，用于固定下段机械臂。

4.根据权利要求3所述的基于多电机编码的柔性操控系统，其特征在于，12个电机围绕柔性机械臂布置，并且12个电机共分为三层排布，最下层位置为控制上段机械臂各方向运动的第1电机至第4电机，最上层位置为控制下段机械臂各方向运动的第5电机至第8电机，中间层为约束下段机械臂控制的第9电机至第12电机。

5.根据权利要求4所述的基于多电机编码的柔性操控系统，其特征在于，12个电机基于RS485实现通信，为克服电机内部反馈对于通信信号的干扰，多个电机通过总线并联，同时并联120保护电阻。

6.根据权利要求1所述的基于多电机编码的柔性操控系统，其特征在于，上段机械臂的顶端和下段机械臂的顶端分别设有四个线接口，通过电机驱动模块带动绳索收紧或放松，进而驱动柔性机械臂弯曲和折展运动；下段机械臂的侧面也设有4个线接口，用来约束下段机械臂的构型。

7.一种基于多电机编码的柔性操控系统的控制方法，其特征在于，所述方法应用于根据权利要求1-6任一项所述的基于多电机编码的柔性操控系统；所述方法包括以下步骤：

S1.根据柔性机械臂需要完成的任务规划柔性机械臂的运动轨迹；

S2.将柔性机械臂的运动轨迹分解为上段机械臂的运动轨迹和下段机械臂的运动轨迹；

S3.将运动轨迹转化为控制指令，通过多电机通讯模块向电机驱动模块发送控制指令；

S4.电机驱动模块根据控制指令控制多个电机运转；

S5.电机运转带动绳索收紧或放松，从而实现上段机械臂和/或下段机械臂的运动。

8.根据权利要求7所述的基于多电机编码的柔性操控系统的控制方法，其特征在于，步骤S3中将运动轨迹转化为控制指令的具体方式在于：基于等曲率同心圆设定对柔性操控系统进行运动学建模，设计柔性机械臂总体控制策略分为：下段机械臂的分段控制，上段机械臂的分段控制和下段机械臂的固定约束。