CN117248579A - 一种针对回转偏差的机械臂控制方法、装置及挖掘机 - Google Patents

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CN117248579A
CN117248579A CN202311125596.3A CN202311125596A CN117248579A CN 117248579 A CN117248579 A CN 117248579A CN 202311125596 A CN202311125596 A CN 202311125596A CN 117248579 A CN117248579 A CN 117248579A
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刘清泉
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Sany Heavy Machinery Ltd
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Abstract

本申请公开了一种针对回转偏差的机械臂控制方法、装置及挖掘机，通过根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的第一驱动力；获取回转装置的转动参数；其中，转动参数表示回转装置的转动数据；根据回转装置的转动参数和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力；以及根据第二驱动力，驱动机械臂的自由端到达目标点；即先在不考虑回转工作时计算机械臂的第一驱动力，然后结合回转装置的转动参数补充回转装置对机械臂造成的影响，以得到第二驱动力并以第二驱动力驱动机械臂的自由端到达目标点，从而可以提高机械臂的控制精度，继而提高机械臂的作业精度和作业效率。

Description

一种针对回转偏差的机械臂控制方法、装置及挖掘机
技术领域
本申请涉及机械臂的控制技术领域，具体涉及一种针对回转偏差的机械臂控制方法、装置及挖掘机。
背景技术
挖掘机等机械设备可以利用其机械臂执行挖掘等作业，然而要实现机械臂的作业，还需要控制机械臂(自由端)到达目标位置以执行对应的机械作业。根据挖掘机的具体结构和工作原理，可以建立液压系统、传动系统、转动系统等子系统的模型，并将其整合成一个完整的挖掘机动力学模型。挖掘机动力学建模可以帮助工程师和设计师更好地理解挖掘机的运动和力学特性，优化挖掘机的设计和性能，并提高挖掘机的工作效率和安全性。
现有的挖掘机动力学建模多是考虑到动臂、斗杆、铲斗的三自由度的挖掘运动。然而，实际挖掘机的上下车之间存在一定的回转不重合度误差，从而导致建模得到的动臂、斗杆、铲斗的回转运动与真实挖掘机相比有显著差异，继而导致动臂、斗杆、铲斗的控制精度不高。
发明内容
为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种针对回转偏差的机械臂控制方法、装置及挖掘机，解决了上述技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种针对回转偏差的机械臂控制方法，所述机械臂包括多节支臂，且所述多节支臂设置于回转装置上；所述针对回转偏差的机械臂控制方法包括：根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力；其中，所述目标点表示所述机械臂的自由端到达的目标位置点，所述目标速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动速度，所述目标加速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动加速度；获取所述回转装置的转动参数；其中，所述转动参数表示所述回转装置的转动数据；根据所述回转装置的转动参数和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力；以及根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点。
在一实施例中，所述根据所述回转装置的转动参数和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力包括：根据所述回转装置的转动参数，计算所述回转装置对所述机械臂的回转干扰力；以及根据所述回转干扰力和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力。
在一实施例中，所述回转装置的转速参数包括回转角速度和回转角加速度；其中，所述根据所述回转装置的转动参数，计算所述回转装置对所述机械臂的回转干扰力包括：根据所述回转角速度和所述回转角加速度，构建所述机械臂的回转平衡方程；所述根据所述回转干扰力和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力包括：根据所述回转平衡方程和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力。
在一实施例中，所述根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点包括：将所述第二驱动力作为前馈补偿，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点。
在一实施例中，在所述根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力之前，所述针对回转偏差的机械臂控制方法还包括：获取所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度；以及根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度；所述根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力包括：根据所述机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度，计算所述机械臂的第一驱动力。
在一实施例中，所述根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点包括：计算所述机械臂的目标关节角和实际关节角之间的关节角之差；以及基于所述关节角之差，调节所述机械臂的实际关节角，以使得所述关节角之差小于预设值。
在一实施例中，所述基于所述关节角之差，调节所述机械臂的实际关节角，以使得所述关节角之差小于预设值包括：将所述关节角之差作为比例-积分控制的输入量，调节所述机械臂的实际关节角，以使得所述关节角之差小于预设值。
在一实施例中，所述根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力包括：根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，构建所述机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程；以及根据所述机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程，计算所述机械臂的第一驱动力。
根据本申请的另一个方面，提供了一种针对回转偏差的机械臂控制装置，所述机械臂包括多节支臂，且所述多节支臂设置于回转装置上；所述针对回转偏差的机械臂控制装置包括：第一驱动力计算模块，用于根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力；其中，所述目标点表示所述机械臂的自由端到达的目标位置点，所述目标速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动速度，所述目标加速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动加速度；转动参数获取模块，用于获取所述回转装置的转动参数；其中，所述转动参数表示所述回转装置的转动数据；第二驱动力计算模块，用于根据所述回转装置的转动参数和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力；以及驱动执行控制模块，用于根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点。
根据本申请的另一个方面，提供了一种挖掘机，包括：挖掘机本体；回转装置，所述回转装置设置于所述挖掘机本体上；机械臂，所述机械臂包括多节支臂，且所述多节支臂设置于所述回转装置上；以及如上述的针对回转偏差的机械臂控制装置。
本申请提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法、装置及挖掘机，通过根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的第一驱动力；其中，目标点表示机械臂的自由端到达的目标位置点，目标速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动速度，目标加速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动加速度；获取回转装置的转动参数；其中，转动参数表示回转装置的转动数据；根据回转装置的转动参数和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力；根据第二驱动力，驱动机械臂的自由端到达目标点；即先在不考虑回转工作时计算机械臂的第一驱动力，然后结合回转装置的转动参数补充回转装置对机械臂造成的影响，以得到第二驱动力并以第二驱动力驱动机械臂的自由端到达目标点，从而可以提高机械臂的控制精度，继而提高机械臂的作业精度和作业效率。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1是本申请一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。
图2是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。
图3是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。
图4是本申请一示例性实施例提供的一种上车部件的活动构件的结构示意图。
图5是本申请一示例性实施例提供的一种动臂结构参数及受力分析的结构示意图。
图6是本申请一示例性实施例提供的一种斗杆结构参数及受力分析的结构示意图。
图7是本申请一示例性实施例提供的一种铲斗结构参数及受力分析的结构示意图。
图8是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。
图9是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。
图10是本申请一示例性实施例提供的一种前馈PID控制模型的结构示意图。
图11是本申请一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制装置的结构示意图。
图12是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制装置的结构示意图。
图13是本申请一示例性实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
本申请所述的机械臂包括多节支臂，且多节支臂设置于回转装置上；具体的，以挖掘机为例进行说明，挖掘机是一种用于挖掘作业的工程机械，主要包括下车行走部件和上车作业部件，其中，上车作业部件包括机械臂，具体包括动臂、斗杆和铲斗，动臂、斗杆和铲斗可以分别动作以实现机械臂末端(自由端)的铲斗到达指定位置并执行挖掘动作；并且，动臂、斗杆和铲斗设置于回转装置上，动臂、斗杆和铲斗可以相对下车行走部件转动，以实现铲斗的空间转动。
图1是本申请一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。如图1所示，该针对回转偏差的机械臂控制方法包括如下步骤：
步骤110：根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的第一驱动力。
其中，目标点表示机械臂的自由端到达的目标位置点，目标速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动速度，目标加速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动加速度。在不考虑回转装置的转动对机械臂的影响，本申请首先根据机械臂的目标点(即目标点坐标值)、目标速度和目标加速度，使用牛顿欧拉法计算机械臂的第一驱动力，具体为动臂、斗杆和铲斗等各个支臂的第一驱动力。
步骤120：获取回转装置的转动参数。
其中，转动参数表示回转装置的转动数据。本申请通过获取回转装置的转动参数，以获知回转装置的回转运动对动臂、斗杆和铲斗所产生的影响，从而更加准确的控制动臂、斗杆和铲斗的运动。
步骤130：根据回转装置的转动参数和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力。
本申请结合回转装置的转动参数和第一驱动力，即补充回转装置的回转运动对动臂、斗杆和铲斗等支臂带来的科氏力项、离心力项以及转动惯量变化产生的力偶影响等，从而计算得到更为准确的第二驱动力。
步骤140：根据第二驱动力，驱动机械臂的自由端到达目标点。
基于准确的第二驱动力驱动动臂、斗杆和铲斗等各个支臂动作，以实现铲斗到达目标点，从而提高智能控制的准确性和高效性。
本申请提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法，通过根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的第一驱动力；其中，目标点表示机械臂的自由端到达的目标位置点，目标速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动速度，目标加速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动加速度；获取回转装置的转动参数；其中，转动参数表示回转装置的转动数据；根据回转装置的转动参数和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力；根据第二驱动力，驱动机械臂的自由端到达目标点；即先在不考虑回转工作时计算机械臂的第一驱动力，然后结合回转装置的转动参数补充回转装置对机械臂造成的影响，以得到第二驱动力并以第二驱动力驱动机械臂的自由端到达目标点，从而可以提高机械臂的控制精度，继而提高机械臂的作业精度和作业效率。
图2是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。如图2所示，在步骤110之前，上述针对回转偏差的机械臂控制方法还可以包括：
步骤150：获取机械臂的目标点、目标速度和目标加速度。
具体的，可以通过角度传感器(或油缸位移传感器、IMU、旋转编码器等类似几何量测量传感器)获知目标点的坐标信息(例如以机械臂固定端点为坐标系的坐标原点)，并基于目标点计算机械臂的自由端(铲斗)到达该目标点的过程中动臂、斗杆和铲斗的运动速度(目标速度)和加速度(目标加速度)。
步骤160：根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度。
具体的，通过逆向运动学换算可以根据目标点、目标速度和目标加速度计算得到挖掘机的油缸长度和实时挖掘姿态，即计算得到机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度。
对应的，步骤110可以包括：
步骤111：根据机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度，计算机械臂的第一驱动力。
在计算得到动臂、斗杆和铲斗的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度后，根据动臂、斗杆和铲斗的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度分别计算动臂、斗杆和铲斗的第一驱动力。
图3是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。如图3所示，上述步骤110可以包括：
步骤112：根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，构建机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程。
具体的，本申请将挖掘机的上车部件定义为12个活动构建，如图4所示，构件1为上车平台，构件2为动臂油缸筒，构件3为动臂油缸杆，构件4为动臂，构件5为斗杆油缸筒，构件6为斗杆油缸杆，构件7为斗杆，构件8为铲斗油缸筒，构件9为铲斗油缸杆，构件10为绕杆，构件11为连杆，构件12为铲斗。本申请统一命名如下：Fijk,(i,j＝1～12；k＝x,y)表示构件i对构件j在k方向的力，以F74x为例，F74x表示构件7对构件4的x方向作用力；r74表示构件4与构件7铰接点至转动铰接点的位置矢量长度，θ74为构件4与构件7铰接点至转动铰接点的位置矢量与水平方向夹角，并规定逆时针方向为正。此外，r4c、θ4c表示构件4质心位置至转动铰接点的位置矢量长度及角度,a4x、a4y、α4表示构件4质心的水平、竖直方向加速度和角加速度。
如图5所示，对动臂进行受力分析可知其平动平衡方程和转动平衡方程分别为：
F74x+F54x+F34x+F14x＝m4a4x；
F74y+F54y+F34y+F14y-G4＝m4a4y；
F34y·r34·cosθ34-F34x·r34·sinθ34-G4·r4c·cosθ4c-F54x·r54·sinθ54+F54y·r54·cosθ54-F74x·r74·sinθ74+F74y·r74·cosθ74＝J4·α4
其中，m4为构件4的重量，G4为构件4的重力，J4为构件4的转动惯量。
如图6所示，对斗杆进行受力分析，由于F74x与F47x为等大反向的相互作用力，因此对斗杆受力分析时仍用F74x表示，此外，由于斗杆的根部销轴(B点)本身也随动臂运动，所以补充加入了转动参考点的惯性力矩，则斗杆的平动平衡方程和转动平衡方程分别为：
-F74x+F67x+F87x+F10,7x+F12,7x＝m7a7x；
-F74y+F67y+F87y+F10,7y+F12,7y-G7＝m7a7y；
其中，m7为构件7的重量，G7为构件7的重力，J7为构件7的转动惯量，为xB的二阶导数，/>为yB的二阶导数。
如图7所示，对铲斗进行受力分析，由于铲斗的根部销轴(C点)本身也随斗杆运动，补充加入了转动参考点的惯性力矩，则铲斗的平动平衡方程和转动平衡方程分别为：
-F12,7x+F11,12x＝m12a12x；
-F12,7y+F11,12y-G12＝m12a12y；
其中，m12为构件12的重量，G12为构件12的重力，J12为构件12的转动惯量，为xC的二阶导数，/>为yC的二阶导数。
步骤113：根据机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程，计算机械臂的第一驱动力。
根据动臂、斗杆和铲斗的平动平衡方程和转动平衡方程，计算得到动臂、斗杆和铲斗的第一驱动力。
图8是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。如图8所示，上述步骤130可以包括：
步骤131：根据回转装置的转动参数，计算回转装置对机械臂的回转干扰力。
其中，回转装置的转速参数包括回转角速度和回转角加速度。具体的，步骤131的具体实现方式可以是：根据回转角速度和回转角加速度，构建机械臂的回转平衡方程。本申请在获取回转装置的转动参数后，根据回转装置的转动参数补充回转运动对上述工作装置中各个构件的影响。具体的，针对上车部件(机械臂)回转进行受力分析，首先定义上车部件绕竖直方向转角为θ0、并规定逆时针方向为正，定义回转马达驱动力矩为MQ、并规定逆时针方向为正，相应的，上车部件回转的角速度和角加速度分别用表示。则机械臂的回转平衡方程为：
其中，xic分别表示构件i质心的x方向位移和速度。JiY(θi)、/>分别表示构件i在质心处绕y轴回转的转动惯量函数和转动惯量变化率函数。工作装置中各构件随绕y轴转动惯量与其构件与水平面夹角有关，J1表示上车平台的转动惯量，在上车转动过程中，其值是不随位置改变的。
此外，考虑回转中心与原坐标系原点的不重合误差为Δx，为了进一步提高控制准确性，本申请在回转平衡方程中补充该项的影响，建立数学方程，并且考虑回转中心与工作装置平面的不重合误差为Δz，在回转平衡方程中补充工作装置中的惯性力影响，则回转平衡方程改写为：
步骤132：根据回转干扰力和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力。
在一实施例中，步骤132的具体实现方式可以是：根据回转平衡方程和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力。具体的，上车部件的回转运动对工作装置各构件的影响分为平动的影响和转动的影响，回转运动对工作装置产生的离心力影响原x方向平动平衡方程和转动平衡方程，产生的力偶影响其转动平衡方程。因此对于动臂、斗杆和铲斗，在原的平动平衡方程和转动平衡方程基础上，建立新的平衡方程如下：
动臂的平动平衡方程和转动平衡方程改写为：
斗杆的平动平衡方程和转动平衡方程改写为：
铲斗的平动平衡方程和转动平衡方程改写为：
通过联立上述动臂、斗杆和铲斗的平动平衡方程和转动平衡方程，可以整理得到总体4自由度的动力学模型：
其中，ΔX和ΔZ分别为x和z方向的误差，FQ1、FQ2、FQ3分别为动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸的驱动力，FL1、FL2、FL3分别为动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸的长度函数。
整理成矩阵形式可简化形式为：
其中，D(θ)是惯性矩阵，是离心力影响、科里奥利力影响和力偶影响矩阵，G(θ)是重力矩阵，Γ(θ)是广义力矩阵。
图9是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制方法的流程示意图。如图9所示，上述步骤140可以包括：
步骤141：将第二驱动力作为前馈补偿，驱动机械臂的自由端到达目标点。
在控制机械运动过程中，由于存在外界扰动，因此开环控制往往不能控制挖掘机运动到理想位置(目标点)，因此工业中常采用PID负反馈控制器进行闭环控制。这种控制对于微小的环境扰动可以直接抵消，但对于很大的系统扰动难以一次性消除，PID控制系统反应有一定滞后性，因此本申请构建了一个由“PID反馈控制+基于系统模型的前馈控制”的控制器。具体的，如图10所示，本申请通过上述方式计算得到第二驱动力后，以第二驱动力作为基于系统模型的前馈控制器的控制量，即以第二驱动力作为前馈输入，以实现在扰动产生后、被控变量还未变化之前，根据扰动作用的大小(即第二驱动力)进行控制，以补偿扰动作用对被控变量的影响。
具体的，本申请中的前馈控制(第二驱动力)为：
在一实施例中，如图9所示，上述步骤140还可以包括：
步骤142：计算机械臂的目标关节角和实际关节角之间的关节角之差。
步骤143：基于关节角之差，调节机械臂的实际关节角，以使得关节角之差小于预设值。
具体的，将关节角之差作为比例-积分控制的输入量，调节机械臂的实际关节角，以使得关节角之差小于预设值。
具体的，本申请中的PID控制为：
其中，KP、KI、KD是PID控制器的参数。Error(t)是实际与目标之间的误差。
结合上述前馈控制，整体的PID前馈控制为：
将其离散化并采用增量形式可表达为：
图11是本申请一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制装置的结构示意图。该机械臂包括多节支臂，且多节支臂设置于回转装置上；如图11所示，该针对回转偏差的机械臂控制装置90包括：第一驱动力计算模块91，用于根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的第一驱动力；其中，目标点表示机械臂的自由端到达的目标位置点，目标速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动速度，目标加速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动加速度；转动参数获取模块92，用于获取回转装置的转动参数；其中，转动参数表示回转装置的转动数据；第二驱动力计算模块93，用于根据回转装置的转动参数和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力；以及驱动执行控制模块94，用于根据第二驱动力，驱动机械臂的自由端到达目标点。
本申请提供的一种针对回转偏差的机械臂控制装置，通过第一驱动力计算模块91根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的第一驱动力；其中，目标点表示机械臂的自由端到达的目标位置点，目标速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动速度，目标加速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动加速度；转动参数获取模块92获取回转装置的转动参数；其中，转动参数表示回转装置的转动数据；第二驱动力计算模块93根据回转装置的转动参数和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力；驱动执行控制模块94根据第二驱动力，驱动机械臂的自由端到达目标点；即先在不考虑回转工作时计算机械臂的第一驱动力，然后结合回转装置的转动参数补充回转装置对机械臂造成的影响，以得到第二驱动力并以第二驱动力驱动机械臂的自由端到达目标点，从而可以提高机械臂的控制精度，继而提高机械臂的作业精度和作业效率。
图12是本申请另一示例性实施例提供的一种针对回转偏差的机械臂控制装置的结构示意图。如图12所示，该针对回转偏差的机械臂控制装置90还可以包括：目标获取模块95，用于获取机械臂的目标点、目标速度和目标加速度；关节角计算模块96，用于根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度。对应的，第一驱动力计算模块91可以进一步配置为：根据机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度，计算机械臂的第一驱动力。
在一实施例中，第一驱动力计算模块91可以进一步配置为：根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，构建机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程；根据机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程，计算机械臂的第一驱动力。
在一实施例中，第二驱动力计算模块93可以进一步配置为：根据回转装置的转动参数，计算回转装置对机械臂的回转干扰力，其中，回转装置的转速参数包括回转角速度和回转角加速度；根据回转干扰力和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力。
在一实施例中，第二驱动力计算模块93可以进一步配置为：根据回转角速度和回转角加速度，构建机械臂的回转平衡方程；根据回转平衡方程和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力。
在一实施例中，驱动执行控制模块94可以进一步配置为：将第二驱动力作为前馈补偿，驱动机械臂的自由端到达目标点。
在一实施例中，驱动执行控制模块94可以进一步配置为：计算机械臂的目标关节角和实际关节角之间的关节角之差；基于关节角之差，调节机械臂的实际关节角，以使得关节角之差小于预设值。
本申请还提供了一种挖掘机，包括：挖掘机本体、回转装置、机械臂以及如上述的针对回转偏差的机械臂控制装置；其中，回转装置设置于挖掘机本体上，机械臂包括多节支臂，且多节支臂设置于回转装置上。
本申请提供的一种挖掘机，通过根据机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算机械臂的第一驱动力；其中，目标点表示机械臂的自由端到达的目标位置点，目标速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动速度，目标加速度表示机械臂的自由端到达目标点的移动加速度；获取回转装置的转动参数；其中，转动参数表示回转装置的转动数据；根据回转装置的转动参数和第一驱动力，计算机械臂的第二驱动力；以及根据第二驱动力，驱动机械臂的自由端到达目标点；即先在不考虑回转工作时计算机械臂的第一驱动力，然后结合回转装置的转动参数补充回转装置对机械臂造成的影响，以得到第二驱动力并以第二驱动力驱动机械臂的自由端到达目标点，从而可以提高机械臂的控制精度，继而提高机械臂的作业精度和作业效率。
下面，参考图13来描述根据本申请实施例的电子设备。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。
图13图示了根据本申请实施例的电子设备的框图。
如图13所示，电子设备10包括一个或多个处理器11和存储器12。
处理器11可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备10中的其他组件以执行期望的功能。
存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
在一个示例中，电子设备10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
在该电子设备是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从第一设备和第二设备接收所采集的输入信号。
此外，该输入装置13还可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图13中仅示出了该电子设备10中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备10还可以包括任何其他适当的组件。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，所述机械臂包括多节支臂，且所述多节支臂设置于回转装置上；所述针对回转偏差的机械臂控制方法包括：
根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力；其中，所述目标点表示所述机械臂的自由端到达的目标位置点，所述目标速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动速度，所述目标加速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动加速度；
获取所述回转装置的转动参数；其中，所述转动参数表示所述回转装置的转动数据；
根据所述回转装置的转动参数和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力；以及
根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点。
2.根据权利要求1所述的针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，所述根据所述回转装置的转动参数和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力包括：
根据所述回转装置的转动参数，计算所述回转装置对所述机械臂的回转干扰力；以及
根据所述回转干扰力和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力。
3.根据权利要求2所述的针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，所述回转装置的转速参数包括回转角速度和回转角加速度；其中，所述根据所述回转装置的转动参数，计算所述回转装置对所述机械臂的回转干扰力包括：
根据所述回转角速度和所述回转角加速度，构建所述机械臂的回转平衡方程；
所述根据所述回转干扰力和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力包括：
根据所述回转平衡方程和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力。
4.根据权利要求1所述的针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，所述根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点包括：
将所述第二驱动力作为前馈补偿，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点。
5.根据权利要求1所述的针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，在所述根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力之前，所述针对回转偏差的机械臂控制方法还包括：
获取所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度；以及
根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度；
所述根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力包括：
根据所述机械臂的目标关节角、目标关节角速度、目标关节角加速度，计算所述机械臂的第一驱动力。
6.根据权利要求5所述的针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，所述根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点包括：
计算所述机械臂的目标关节角和实际关节角之间的关节角之差；以及
基于所述关节角之差，调节所述机械臂的实际关节角，以使得所述关节角之差小于预设值。
7.根据权利要求6所述的针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，所述基于所述关节角之差，调节所述机械臂的实际关节角，以使得所述关节角之差小于预设值包括：
将所述关节角之差作为比例-积分控制的输入量，调节所述机械臂的实际关节角，以使得所述关节角之差小于预设值。
8.根据权利要求1所述的针对回转偏差的机械臂控制方法，其特征在于，所述根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力包括：
根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，构建所述机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程；以及
根据所述机械臂的平动平衡方程和转动平衡方程，计算所述机械臂的第一驱动力。
9.一种针对回转偏差的机械臂控制装置，其特征在于，所述机械臂包括多节支臂，且所述多节支臂设置于回转装置上；所述针对回转偏差的机械臂控制装置包括：
第一驱动力计算模块，用于根据所述机械臂的目标点、目标速度和目标加速度，计算所述机械臂的第一驱动力；其中，所述目标点表示所述机械臂的自由端到达的目标位置点，所述目标速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动速度，所述目标加速度表示所述机械臂的自由端到达所述目标点的移动加速度；
转动参数获取模块，用于获取所述回转装置的转动参数；其中，所述转动参数表示所述回转装置的转动数据；
第二驱动力计算模块，用于根据所述回转装置的转动参数和所述第一驱动力，计算所述机械臂的第二驱动力；以及
驱动执行控制模块，用于根据所述第二驱动力，驱动所述机械臂的自由端到达所述目标点。
10.一种挖掘机，其特征在于，包括：
挖掘机本体；
回转装置，所述回转装置设置于所述挖掘机本体上；
机械臂，所述机械臂包括多节支臂，且所述多节支臂设置于所述回转装置上；以及
如权利要求9所述的针对回转偏差的机械臂控制装置。
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