本發(fā)明涉及仿生機(jī)器人領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、仿生機(jī)器人的電動(dòng)關(guān)節(jié)需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景工況實(shí)時(shí)地控制和調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)全身靈活運(yùn)動(dòng)的同步和協(xié)調(diào)。由于應(yīng)用場(chǎng)景工況復(fù)雜多變，具備不確定性，關(guān)節(jié)系統(tǒng)需要擁有高速響應(yīng)和快速調(diào)節(jié)的能力。

2、機(jī)器人關(guān)節(jié)核心部件一般包括電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、減速器及傳感器。一種提高機(jī)器人關(guān)節(jié)響應(yīng)速度的技術(shù)方案是在設(shè)計(jì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的過程中，提高電機(jī)時(shí)間常數(shù)、采用更快的信號(hào)采集電路和主控電路、優(yōu)化電機(jī)控制算法等。該方法雖然可以提高機(jī)器人的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，但是由于機(jī)器人所處的環(huán)境具有不確定性，在未知應(yīng)用場(chǎng)景工況下，例如路況及負(fù)載突變的情況下，機(jī)器人的動(dòng)作響應(yīng)仍會(huì)存在一定的延時(shí)。本發(fā)明提出一種基于機(jī)器視覺工況預(yù)測(cè)的機(jī)器人關(guān)節(jié)位置及扭矩前饋控制系統(tǒng)，能有效優(yōu)化及解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，提升了機(jī)器人在未知場(chǎng)景作業(yè)下關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、加強(qiáng)了機(jī)器人運(yùn)行的靈活性和穩(wěn)定性。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制方法，包括：獲取機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的場(chǎng)景路況圖像、機(jī)器人的當(dāng)前位置、機(jī)器人的作業(yè)位置和機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的作業(yè)場(chǎng)景圖像；基于當(dāng)前位置、作業(yè)位置和場(chǎng)景路況圖像對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃分析，得到機(jī)器人的運(yùn)行路徑和運(yùn)行路徑的路況狀態(tài)；基于路況狀態(tài)和作業(yè)場(chǎng)景圖像生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)，其中，控制指令參數(shù)用于控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人從當(dāng)前位置運(yùn)行到作業(yè)位置并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，其中，控制指令參數(shù)包括如下至少之一：關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制指令參數(shù)、關(guān)節(jié)電機(jī)扭矩控制指令參數(shù)；采用前饋控制的方式將控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。

3、可選地，基于路況狀態(tài)和作業(yè)場(chǎng)景圖像生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)，包括：利用第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)作業(yè)場(chǎng)景圖像中的目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，得到目標(biāo)對(duì)象的對(duì)象類型和對(duì)象位置，其中，目標(biāo)對(duì)象為機(jī)器人待執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的對(duì)象；基于對(duì)象類型確定機(jī)器人的作業(yè)負(fù)載參數(shù)；基于對(duì)象位置確定機(jī)器人的作業(yè)加載時(shí)長(zhǎng)；基于作業(yè)負(fù)載參數(shù)、作業(yè)加載時(shí)長(zhǎng)和路況狀態(tài)生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)。

4、可選地，基于作業(yè)負(fù)載參數(shù)、作業(yè)加載時(shí)長(zhǎng)和路況狀態(tài)生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)，包括：利用第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型基于作業(yè)負(fù)載參數(shù)、作業(yè)加載時(shí)長(zhǎng)、路況狀態(tài)生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)。

5、可選地，采用前饋控制的方式將控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，包括：采用前饋控制的方式將控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，通過關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，其中，關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制環(huán)路、關(guān)節(jié)電機(jī)速度控制環(huán)路、關(guān)節(jié)電機(jī)電流控制環(huán)路。

6、可選地，控制指令參數(shù)包括：關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制指令參數(shù)、關(guān)節(jié)電機(jī)扭矩控制指令參數(shù)，采用前饋控制的方式將控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，通過關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，包括：將關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制指令參數(shù)加入到關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制環(huán)路，得到關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制指令，并將關(guān)節(jié)電機(jī)扭矩控制指令參數(shù)加入到關(guān)節(jié)電機(jī)電流控制環(huán)路，得到關(guān)節(jié)電機(jī)扭矩電流控制指令，通過關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。

7、可選地，基于當(dāng)前位置、作業(yè)位置和場(chǎng)景路況圖像對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃分析，得到機(jī)器人的運(yùn)行路徑和運(yùn)行路徑的路況狀態(tài)，包括：基于當(dāng)前位置和作業(yè)位置對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到運(yùn)行路徑；對(duì)場(chǎng)景路況圖像中運(yùn)行路徑的路面環(huán)境圖像進(jìn)行識(shí)別，得到路況狀態(tài)。

8、可選地，該方法還包括：基于作業(yè)場(chǎng)景目標(biāo)對(duì)象類型樣本數(shù)據(jù)庫，對(duì)第一初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的模型參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，得到第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

9、可選地，該方法還包括：基于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制歷史數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)，對(duì)第二初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的模型參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，得到第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

10、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種機(jī)器人的控制裝置，包括：獲取模塊，用于獲取機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的場(chǎng)景路況圖像、機(jī)器人的當(dāng)前位置、機(jī)器人的作業(yè)位置和機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的作業(yè)場(chǎng)景圖像；規(guī)劃模塊，用于基于當(dāng)前位置、作業(yè)位置和場(chǎng)景路況圖像對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃分析，得到機(jī)器人的運(yùn)行路徑和運(yùn)行路徑的路況狀態(tài)；生成模塊，用于基于路況狀態(tài)和作業(yè)場(chǎng)景圖像生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)，其中，控制指令參數(shù)用于控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人從當(dāng)前位置運(yùn)行到作業(yè)位置并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，其中，控制指令參數(shù)包括如下至少之一：關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制指令參數(shù)、關(guān)節(jié)電機(jī)扭矩控制指令參數(shù)；執(zhí)行模塊，用于采用前饋控制的方式將控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。

11、在本發(fā)明實(shí)施例中，獲取機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的場(chǎng)景路況圖像、機(jī)器人的當(dāng)前位置、機(jī)器人的作業(yè)位置和機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的作業(yè)場(chǎng)景圖像；基于當(dāng)前位置、作業(yè)位置和場(chǎng)景路況圖像對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃分析，得到機(jī)器人的運(yùn)行路徑和運(yùn)行路徑的路況狀態(tài)；基于路況狀態(tài)和作業(yè)場(chǎng)景圖像生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)；采用前饋控制的方式將控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。容易注意到的是，根據(jù)當(dāng)前位置、作業(yè)位置和當(dāng)前所處場(chǎng)景的場(chǎng)景路況圖像得到出機(jī)器人的運(yùn)行路徑和運(yùn)行路徑的路況狀態(tài)，能夠預(yù)先了解當(dāng)前所處場(chǎng)景的情況，基于路況狀態(tài)和作業(yè)場(chǎng)景圖像生成控制指令參數(shù)，能夠根據(jù)當(dāng)前所處場(chǎng)景的情況得到機(jī)器人在當(dāng)前場(chǎng)景下應(yīng)有的動(dòng)作特征，基于控制指令參數(shù)控制機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，可以避免機(jī)器人對(duì)當(dāng)前場(chǎng)景的熟悉度不足導(dǎo)致的響應(yīng)延遲，使機(jī)器人在熟悉環(huán)境特征的前提下執(zhí)行任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了在未知場(chǎng)景下提高機(jī)器人關(guān)節(jié)響應(yīng)速度的目的，達(dá)到了提升機(jī)器人作業(yè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、加強(qiáng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和靈活性的技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述路況狀態(tài)和所述作業(yè)場(chǎng)景圖像生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述作業(yè)負(fù)載參數(shù)、所述作業(yè)加載時(shí)長(zhǎng)和所述路況狀態(tài)生成所述機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用前饋控制的方式將所述控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，控制所述機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制指令參數(shù)包括：關(guān)節(jié)電機(jī)位置控制指令參數(shù)、關(guān)節(jié)電機(jī)扭矩控制指令參數(shù)，采用前饋控制的方式將所述控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，通過所述關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)控制所述機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人沿著所述運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行所述作業(yè)任務(wù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述當(dāng)前位置、所述作業(yè)位置和所述場(chǎng)景路況圖像對(duì)所述機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃分析，得到所述機(jī)器人的運(yùn)行路徑和所述運(yùn)行路徑的路況狀態(tài)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制裝置，其特征在于，包括：

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

11.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的可執(zhí)行程序，其中，在所述可執(zhí)行程序運(yùn)行時(shí)控制所述存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的方法。

12.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。該方法包括：獲取機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的場(chǎng)景路況圖像、機(jī)器人的當(dāng)前位置、機(jī)器人的作業(yè)位置和機(jī)器人當(dāng)前所處場(chǎng)景的作業(yè)場(chǎng)景圖像；基于當(dāng)前位置、作業(yè)位置和場(chǎng)景路況圖像對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃分析，得到機(jī)器人的運(yùn)行路徑和運(yùn)行路徑的路況狀態(tài)；基于路況狀態(tài)和作業(yè)場(chǎng)景圖像生成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制指令參數(shù)；采用前饋控制的方式將控制指令參數(shù)疊加到機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制系統(tǒng)的指令上，控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿著運(yùn)行路徑前進(jìn)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。本發(fā)明提升了機(jī)器人在未知場(chǎng)景下作業(yè)關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、加強(qiáng)了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和靈活性。

技術(shù)研發(fā)人員：周榮暉,陳浩,李越,嚴(yán)偉燦,鄭艷文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：臥龍電氣驅(qū)動(dòng)集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18