本申請(qǐng)涉及機(jī)器人控制，尤指一種服務(wù)機(jī)器人及控制方法。

背景技術(shù)：

1、服務(wù)機(jī)器人是指在各種非工業(yè)環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人，這些任務(wù)通常涉及人類(lèi)服務(wù)和協(xié)助。在智能化的快速發(fā)展過(guò)程中，服務(wù)機(jī)器人需要執(zhí)行的任務(wù)變得越來(lái)越復(fù)雜，從而對(duì)于服務(wù)機(jī)器人的操作靈活性和精確度的要求也變得越來(lái)越高。因此，如何讓服務(wù)機(jī)器人能夠更靈活更精準(zhǔn)的完成任務(wù)成為了目前需要解決的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N服務(wù)機(jī)器人及控制方法，以提高服務(wù)機(jī)器人的靈活性和準(zhǔn)確度。

2、第一方面，提供一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，包括：

3、獲取各個(gè)機(jī)械臂在實(shí)際運(yùn)行中的關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)，并基于所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置；

4、根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的末端初始期望位置和各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差；

5、基于各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差，對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并獲取實(shí)時(shí)調(diào)整后各個(gè)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)；

6、根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，通過(guò)自適應(yīng)pid控制對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)。

7、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述基于所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，包括：

8、根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂在實(shí)際運(yùn)行中的關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)，計(jì)算得到各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度；

9、根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度得到各個(gè)機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，并基于各個(gè)機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，計(jì)算得到各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置。

10、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂在實(shí)際運(yùn)行中的關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)，計(jì)算得到各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度，包括：

11、讀取所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)，并通過(guò)角度計(jì)算公式將所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度，所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)為各個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)弧度十六進(jìn)制表示數(shù)據(jù)。

12、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度得到各個(gè)機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，并基于各個(gè)機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，計(jì)算得到各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，包括：

13、通過(guò)正運(yùn)動(dòng)學(xué)求解得到所述機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，并計(jì)算得到各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，公式如下：

14、

15、其中，pactual為所述機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，tactual為所述機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，tactual[1:3,4]代表所述機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣的第4列1～3行數(shù)據(jù)。

16、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的末端初始期望位置和各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差，包括：

17、所述機(jī)械臂的末端初始期望位置為pdesire，

18、各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差為ep：ep＝pdesire-pactual。

19、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述基于各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差，對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并獲取實(shí)時(shí)調(diào)整后各個(gè)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)，包括：

20、將所述機(jī)械臂的末端初始位置誤差進(jìn)行空間角度映射與所述機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的角度變化進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并計(jì)算出每個(gè)實(shí)際關(guān)節(jié)角度的調(diào)整量；

21、根據(jù)每個(gè)實(shí)際關(guān)節(jié)角度的調(diào)整量，對(duì)所述機(jī)械臂的各個(gè)實(shí)際關(guān)節(jié)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

22、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述計(jì)算出每個(gè)實(shí)際關(guān)節(jié)角度的調(diào)整量的公式包括：

23、

24、δθi＝j(luò)+ep；

25、j+＝(jtj)-1jt；

26、其中，δθi為實(shí)際關(guān)節(jié)角度的調(diào)整量；ep各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差；j為雅可比矩陣；j+為雅可比矩陣的偽逆；α1_actual…α6_actual為所述機(jī)械臂的六個(gè)關(guān)節(jié)。

27、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，調(diào)整各個(gè)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)實(shí)際角度，包括：

28、根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，得出各個(gè)機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差，公式如下：

29、esync＝|(pdesire_l-pactual_l)-(pdesire_r-pactual_r)|；

30、其中，esync為所述機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差。

31、在一種實(shí)現(xiàn)中，所述根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，通過(guò)自適應(yīng)pid控制對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

32、所述自適應(yīng)pid控制公式如下：

33、

34、其中，u(t)為所述機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差的控制量；kp(t)、ki(t)、kd(t)為pid參數(shù)。

35、第二方面，本申請(qǐng)還提供一種服務(wù)機(jī)器人，所述服務(wù)機(jī)器人設(shè)置有多個(gè)機(jī)械臂，每個(gè)機(jī)械臂設(shè)置有6個(gè)關(guān)節(jié)，還包括：

36、關(guān)節(jié)編碼器，用于獲取各個(gè)機(jī)械臂在實(shí)際運(yùn)行中的關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)，并將所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制單元；

37、所述中央控制單元，用于傳輸所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)至pid控制器；

38、所述pid控制器，用于根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的末端初始期望位置和各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差；

39、所述pid控制器，還用于基于各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差，對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并獲取實(shí)時(shí)調(diào)整后各個(gè)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)；

40、所述pid控制器，還用于根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，通過(guò)自適應(yīng)pid控制對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)。

41、在本申請(qǐng)中能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)對(duì)機(jī)器人的機(jī)械臂進(jìn)行誤差補(bǔ)償，并針對(duì)同步作業(yè)場(chǎng)景的機(jī)器人設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)pid控制補(bǔ)償策略，來(lái)消除機(jī)器人的機(jī)械臂在同步過(guò)程中的誤差。

技術(shù)特征：

1.一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述基于所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂在實(shí)際運(yùn)行中的關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)，計(jì)算得到各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度得到各個(gè)機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，并基于各個(gè)機(jī)械臂的末端實(shí)際變換矩陣，計(jì)算得到各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的末端初始期望位置和各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述基于各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差，對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并獲取實(shí)時(shí)調(diào)整后各個(gè)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述計(jì)算出每個(gè)實(shí)際關(guān)節(jié)角度的調(diào)整量的公式包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，調(diào)整各個(gè)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)實(shí)際角度，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種服務(wù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，通過(guò)自適應(yīng)pid控制對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

10.一種服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，所述服務(wù)機(jī)器人設(shè)置有多個(gè)機(jī)械臂，每個(gè)機(jī)械臂設(shè)置有6個(gè)關(guān)節(jié)，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，提供一種服務(wù)機(jī)器人及控制方法，其方法包括獲取各個(gè)機(jī)械臂在實(shí)際運(yùn)行中的關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)，并基于所述關(guān)節(jié)初始弧度數(shù)據(jù)計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置；根據(jù)各個(gè)機(jī)械臂的末端初始期望位置和各個(gè)機(jī)械臂的末端初始實(shí)際位置，計(jì)算得出各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差；基于各個(gè)機(jī)械臂的末端初始位置誤差，對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的實(shí)際關(guān)節(jié)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并獲取實(shí)時(shí)調(diào)整后各個(gè)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)；根據(jù)所述機(jī)械臂的關(guān)節(jié)更新弧度數(shù)據(jù)和各個(gè)所述機(jī)械臂的末端同步期望位置，通過(guò)自適應(yīng)PID控制對(duì)各個(gè)機(jī)械臂的末端相對(duì)位置誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)。本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N服務(wù)機(jī)器人及控制方法，以提高服務(wù)機(jī)器人的靈活性和準(zhǔn)確度。

技術(shù)研發(fā)人員：胡陟,孫林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海太博智創(chuàng)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30