本技术涉及机械臂，尤其涉及基于范数矫正的机械臂运动控制方法、设备、介质及程序。
背景技术：
1、机器人技术是一种综合了计算机、控制论、结构学、信息和传感技术、人工智能等多学科而形成的高新技术。当前，对于机器人技术的研究十分活跃并被日益运用到广泛的领域中。
2、由于机器人系统的控制对实时性要求很高，因此机械臂的控制需要具有较高的实时性。当前许多研究都是基于动态神经网络算法进行优化改进，使控制模型具有较高的准确性和实时性。大部分研究往往会通过使用非线性激励函数或者积分器的操作去实现有限时间控制，这会使得硬件成本和计算复杂度明显增加。同时，大部分模型都会涉及矩阵求逆的计算，在机械臂对运动轨迹的跟踪过程中，模型的复杂度和计算成本高，实时性和准确性较差，无法在有限时间内完成机械臂跟踪运动。
3、上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
1、本技术的主要目的在于提供一种基于范数矫正的机械臂运动控制方法、设备、介质及程序，旨在解决在机械臂对运动轨迹的跟踪过程中，模型的复杂度和计算成本高，实时性和准确性较差，无法在有限时间内完成机械臂跟踪运动的技术问题。
2、为实现上述目的，本技术提出一种基于范数矫正的机械臂运动控制方法，所述的方法包括：
3、获取机械臂的关节角动量，并提取当前时刻的期望和实际关节末端位置；
4、根据所述期望和实际关节末端位置计算误差函数、误差函数的转置及误差函数时间导数；
5、根据所述关节角动量，计算机械臂前向运动学雅可比矩阵的转置；
6、根据所述误差函数、误差函数的转置、误差函数时间导数及雅可比矩阵的转置，设计迭代公式并计算下一时刻的关节末端位置；
7、根据所述下一时刻的关节末端位置，向机械臂发送控制指令控制机械臂运动，直至完成给定的轨迹跟踪任务。
8、在一实施例中，所述获取机械臂的关节角动量，并提取当前时刻的期望和实际关节末端位置的步骤包括：
9、初始化传感器并获取机械臂各个关节的角度数据；
10、根据获取的关节角度数据计算得到关节角速度；
11、根据所述关节角速度计算得到关节角加速度；
12、根据所述关节角度数据、关节角速度和关节角加速度计算得到机械臂的关节角动量。
13、在一实施例中，所述获取机械臂的关节角动量，并提取当前时刻的期望和实际关节末端位置的步骤还包括：
14、根据预设的运动轨迹或目标位置，计算当前时刻的期望关节末端位置；
15、通过当前的关节角动量和前向运动学计算当前时刻的实际关节末端位置。
16、在一实施例中，所述根据所述期望和实际关节末端位置计算误差函数、误差函数的转置及误差函数时间导数的步骤包括：
17、获取当前时刻的期望关节末端位置和实际关节末端位置；
18、根据所述期望和实际关节末端位置的差异计算得到误差函数，并对所述误差函数进行转置处理；
19、计算所述误差函数的时间变化率得到误差函数时间导数。
20、在一实施例中，所述根据所述关节角动量，计算机械臂前向运动学雅可比矩阵的转置的步骤包括：
21、初始化机械臂的关节参数和连杆参数；
22、通过传感器实时获取机械臂各个关节的角度数据；
23、根据所述关节参数、连杆参数和关节的角度数据，通过机械臂的前向运动学计算得到机械臂末端的位置和姿态；
24、根据所述机械臂末端的位置和姿态计算得到机械臂的雅可比矩阵；
25、对所述雅可比矩阵进行转置处理。
26、在一实施例中，所述根据所述误差函数、误差函数的转置、误差函数时间导数及雅可比矩阵的转置，设计迭代公式并计算下一时刻的关节末端位置的步骤包括：
27、获取当前时刻的误差函数，误差函数的转置、误差函数时间导数及雅可比矩阵的转置；
28、构建机械臂的状态空间模型，输入所述当前时刻的误差函数，误差函数的转置、误差函数时间导数及雅可比矩阵的转置，在线输出得到机械臂的关节角动量；
29、根据预先设定的迭代公式，基于所述机械臂的关节角动量迭代计算下一时刻的关节末端位置，直至所述预先设定的迭代公式收敛。
30、在一实施例中，所述根据所述下一时刻的关节末端位置，向机械臂发送控制指令控制机械臂运动，直至完成给定的轨迹跟踪任务的步骤之前包括：
31、获取所述误差函数的误差值；
32、计算所述误差值的二范数值；
33、判断所述误差值的二范数值是否大于误差阈值；
34、若所述误差值的二范数值小于等于误差阈值，则关节角动量保持不变；
35、若所述误差值的二范数值大于误差阈值，则基于预先设定的迭代公式进行迭代，获取新的关节角动量；
36、根据所述关节角动量更新得到下一时刻的关节末端位置。
37、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种基于范数矫正的机械臂运动控制装置，所述基于范数矫正的机械臂运动控制装置包括：
38、数据采集模块，用于获取机械臂的关节角动量，并提取当前时刻的期望和实际关节末端位置；
39、第一计算模块，用于获取机械臂的关节角动量，并提取当前时刻的期望和实际关节末端位置；
40、第二计算模块，用于根据所述关节角动量，计算机械臂前向运动学雅可比矩阵的转置；
41、位置预测模块，用于根据所述误差函数、误差函数的转置、误差函数时间导数及雅可比矩阵的转置，设计迭代公式并计算下一时刻的关节末端位置；
42、运动控制模块，用于根据所述下一时刻的关节末端位置，向机械臂发送控制指令控制机械臂运动，直至完成给定的轨迹跟踪任务。
43、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种基于范数矫正的机械臂运动控制设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上文所述的基于范数矫正的机械臂运动控制方法的步骤。
44、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于范数矫正的机械臂运动控制方法的步骤。
45、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于范数矫正的机械臂运动控制方法的步骤。
46、本技术提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：
47、通过获取机械臂的关节角动量，并提取当前时刻的期望和实际关节末端位置；根据所述期望和实际关节末端位置计算误差函数、误差函数的转置及误差函数时间导数；根据所述关节角动量，计算机械臂前向运动学雅可比矩阵的转置；根据所述误差函数、误差函数的转置、误差函数时间导数及雅可比矩阵的转置，设计迭代公式并计算下一时刻的关节末端位置；根据所述下一时刻的关节末端位置，向机械臂发送控制指令控制机械臂运动，直至完成给定的轨迹跟踪任务，解决了在机械臂对运动轨迹的跟踪过程中，模型的复杂度和计算成本高，实时性和准确性较差，无法在有限时间内完成机械臂跟踪运动的技术问题，与现有技术相比，有利于减少硬件成本，降低硬件复杂度，在有限时间内完成机械臂跟踪运动。