机械臂的控制方法和装置与流程

技术特征：

1.一种机械臂的控制方法，其特征在于，包括：

获取机械臂末端在当前移动直线上的所在点的第一状态信息和所述机械臂末端在下一移动直线上预设点的第二状态信息；

根据所述第一状态信息和所述第二状态信息确定从所述所在点至所述预设点的移动轨迹的参数，所述机械臂末端在所述移动轨迹上的移动函数为连续函数；

控制所述机械臂末端沿所述移动轨迹从所述所在点移动至所述预设点。

2.根据权利要求1所述的机械臂的控制方法，其特征在于，在控制所述机械臂末端沿所述移动轨迹从所述所在点移动至所述预设点之后，还包括：

所述机械臂末端从所述预设点根据所述下一移动直线的轨迹规划继续移动至所述下一移动直线的终点。

3.根据权利要求1所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述第一状态信息包括所述机械臂末端在所述所在点的位置、速度和加速度；所述第二状态信息包括所述机械臂末端在所述预设点的位置、速度和加速度。

4.根据权利要求3所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述获取机械臂末端在当前移动直线上的所在点的第一状态信息和所述机械臂末端在下一移动直线上预设点的第二状态信息包括：

获取所述机械臂末端在当前移动直线上的所在点的在关节空间下的第一状态信息；

通过逆运动学方法，将所述预设点的第二状态信息由笛卡尔坐标表示转换成关节空间坐标表示。

5.根据权利要求4所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一状态信息和所述第二状态信息确定从所述所在点至所述预设点的移动轨迹的参数包括：

通过S型速度规划法、多阶样条插值法和/或B样条插补法规划所述下一移动直线在笛卡尔坐标系下的插补点。

6.根据权利要求5所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述移动函数包括：

所述机械臂末端在所述移动轨迹上的位置函数、速度函数和加速度函数。

7.根据权利要求6所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一状态信息和所述第二状态信息确定从所述所在点至所述预设点的移动轨迹的参数，所述机械臂末端在所述移动轨迹上的移动函数为连续函数还包括：

通过多阶多项式和/或三角函数法，分别确定所述位置函数、速度函数和加速度函数对应的参数。

8.根据权利要求4所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述通过逆运动学方法，将所述预设点的第二状态信息由笛卡尔坐标表示转换成关节空间坐标表示包括：

根据公式进行笛卡尔坐标表示向关节空间坐标表示的转换，其中和分别为笛卡尔坐标系下机械臂末端的速度和加速度，和分别为关节空间坐标系下机械臂末端的速度和加速度，J为雅可比矩阵，为雅可比矩阵的一阶导，J⁺为J的伪逆。

9.根据权利要求7所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述通过多阶多项式和/或三角函数法，分别确定所述位置函数、速度函数和加速度函数对应的参数包括：根据如下五阶多项式曲线公式，确定所述位置函数、速度函数和加速度函数对应的参数；

a₀＝Q₀

$a_1={\stackrel{\·}{Q}}_0$

${\mathrm{\α}}_2=\frac{1}{2}{\stackrel{\·\·}{Q}}_0$

$a_3=\frac{1}{2t_{trans}^3}\[20h-(8{\stackrel{\·}{Q}}_s+12{\stackrel{\·}{Q}}_0)t_{trans}-(3{\stackrel{\·\·}{Q}}_0-{\stackrel{\·\·}{Q}}_s)t_{trans}^2\]$

$a_4=\frac{1}{2t_{trans}^4}\[-30h+(14{\stackrel{\·}{Q}}_s+16{\stackrel{\·}{Q}}_0)t_{trans}+(3{\stackrel{\·\·}{Q}}_0-2{\stackrel{\·\·}{Q}}_s)t_{trans}^2\]$

$a_5=\frac{1}{2t_{trans}^5}\[12h-6({\stackrel{\·}{Q}}_s+{\stackrel{\·}{Q}}_0)t_{trans}+({\stackrel{\·\·}{Q}}_s-{\stackrel{\·\·}{Q}}_0)t_{trans}^2\]$

其中，Q₀、和分别为所述所在点关节空间的位置、速度和加速度，Q_s、和分别为所述预设点在关节空间的位置、速度和加速度，h为所述所在点和所述预设点之间的距离，t_trans为机械臂末端从所述所在点移动至所述预设点的时间。

10.根据权利要求7所述的机械臂的控制方法，其特征在于，所述通过多阶多项式和/或三角函数法，分别确定所述位置函数、速度函数和加速度函数对应的参数还包括：根据如下公式计算机所述所在点至所述预设点之间任意时刻的机械臂末端的位置、速度和加速度；

Q_t＝Q₀+a₁t+a₂t²+a₃t³+a₄t⁴+a₅t⁵

${\stackrel{\·}{Q}}_t=a_1+2a_{2}t+3a_3{t}^2+4a_4{t}^3+5a_5{t}^4$

${\stackrel{\·\·}{Q}}_t=2a_2+6a_{3}t+12a_4{t}^2+20a_5{t}^3$

其中，Q_t、和分别为所述机械臂末端在所述所在点至所述预设点之间任意点的位置、速度和加速度。

11.一种机械臂的控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取机械臂末端在当前移动直线上的所在点的第一状态信息和所述机械臂末端在下一移动直线上预设点的第二状态信息；

确定单元，与所述获取单元相连，用于根据所述第一状态信息和所述第二状态信息确定从所述所在点至所述预设点的移动轨迹的参数，所述机械臂末端在所述移动轨迹上的移动函数为连续函数；

控制单元，与所述确定单元相连，用于控制所述机械臂末端沿所述移动轨迹从所述所在点移动至所述预设点。

12.根据权利要求11所述的机械臂的控制装置，其特征在于，所述第一状态信息包括所述机械臂末端在所述所在点的位置、速度和加速度；所述第二状态信息包括所述机械臂末端在所述预设点的位置、速度和加速度，

所述获取单元包括：

信息获取子单元，用于获取所述机械臂末端在当前移动直线上的所在点的在关节空间下的第一状态信息；

信息转换子单元，与所述信息获取子单元相连，用于通过逆运动学方法，将所述预设点的第二状态信息由笛卡尔坐标表示转换成关节空间坐标表示。