本申請涉及工業(yè)控制，特別是涉及一種機器人逆解方法、裝置、和計算機設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、船舶制造、建筑鋼結(jié)構(gòu)、重型機械等領(lǐng)域。其應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，還減少了工人的勞動強度和工作環(huán)境的危險性。其中的焊接機器人工作領(lǐng)域的擴大，并在不斷地創(chuàng)新升級，成為傳統(tǒng)工業(yè)機器人的有益補充。

2、現(xiàn)有的帶地軌和天軌的焊接機器人在計算運動學(xué)逆解時，有兩種常見的策略。一種是把地軌、天軌視為一組運動學(xué)模型，末端的6軸機械臂視為一組運動學(xué)模型，兩組運動學(xué)模型分別求解。但是計算運動學(xué)逆解時，難以確定天軌和地軌的值。另一種是把地軌、天軌和6軸機械臂視為一個帶關(guān)節(jié)冗余的機器人，然后使用冗余機器人相關(guān)得理論進(jìn)行運動規(guī)劃。此外現(xiàn)有的逆運動學(xué)求解都是通用的方法，并未針對具體的任務(wù)類型進(jìn)行優(yōu)化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠準(zhǔn)確得到關(guān)節(jié)角度變化量的機器人逆解方法、裝置、計算機設(shè)備和計算機可讀存儲介質(zhì)。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N機器人逆解方法。所述方法包括：

3、獲取機器人的當(dāng)前關(guān)節(jié)角度，并確定所述機器人的末端位姿、所述末端位姿和目標(biāo)位姿之間的位姿偏差；

4、根據(jù)所述當(dāng)前關(guān)節(jié)角度和預(yù)設(shè)的第一模型，確定參考矩陣和向量正交解耦后的投影矩陣；

5、根據(jù)所述參考矩陣、所述位姿偏差、所述投影矩陣和目標(biāo)逆運動學(xué)方程，得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量。

6、在其中一個實施例中，確定所述機器人的末端位姿，包括：使用參數(shù)法對機器人進(jìn)行運動學(xué)建模，得到正運動學(xué)方程；將關(guān)節(jié)空間下的所述當(dāng)前關(guān)節(jié)角度代入所述正運動學(xué)方程，得到笛卡爾空間下的末端位姿。

7、在其中一個實施例中，上述方法還包括：對正運動學(xué)方程進(jìn)行時間求導(dǎo)，得到第一模型；第一模型表征關(guān)節(jié)空間下的關(guān)節(jié)角速度與笛卡爾空間下的末端線速度、末端角速度之間的關(guān)系；求解所述第一模型得到初始逆運動學(xué)方程。

8、在其中一個實施例中，根據(jù)所述當(dāng)前關(guān)節(jié)角度和預(yù)設(shè)的第一模型，確定參考矩陣和向量正交解耦后的投影矩陣，包括：根據(jù)所述當(dāng)前關(guān)節(jié)角度和所述第一模型，得到參考矩陣；所述參考矩陣表征一種雅克比矩陣的偽逆；確定所述末端位姿對應(yīng)的目標(biāo)向量，并根據(jù)所述目標(biāo)向量和所述末端位姿關(guān)聯(lián)的末端線速度和末端角速度，構(gòu)造投影矩陣。

9、在其中一個實施例中，目標(biāo)逆運動學(xué)方程的生成過程包括：根據(jù)末端位姿關(guān)聯(lián)的末端速度以及初始逆運動學(xué)方程，得到候選逆運動學(xué)方程；對比所述初始逆運動學(xué)方程和候選逆運動學(xué)方程之間的差異，得到目標(biāo)逆運動學(xué)方程；所述初始逆運動學(xué)方程根據(jù)冗余解計算后得到且關(guān)聯(lián)了機器人的零空間特性；所述候選逆運動學(xué)方程關(guān)聯(lián)了機器人的空間解耦特性。

10、在其中一個實施例中，根據(jù)所述參考矩陣、所述位姿偏差、所述投影矩陣和目標(biāo)逆運動學(xué)方程，得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量，包括：確定所述目標(biāo)逆運動學(xué)方程中的主要項數(shù)；所述主要項數(shù)對應(yīng)于所述機器人執(zhí)行的必要任務(wù)；所述必要任務(wù)表征所述機器人的末端會產(chǎn)生線速度的任務(wù)；將所述參考矩陣、所述位姿偏差、所述投影矩陣分別代入所述主要項數(shù)，得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量。

11、在其中一個實施例中，在得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量之后，還包括：所述關(guān)節(jié)角度變化量若小于預(yù)設(shè)值，則判斷所述機器人是否達(dá)到關(guān)節(jié)限位；若達(dá)到，通過目標(biāo)逆運動學(xué)方程重新確認(rèn)新的關(guān)節(jié)角度變化量。

12、在其中一個實施例中，在得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量之后，還包括：所述關(guān)節(jié)角度變化量若小于預(yù)設(shè)值，判斷所述機器人是否與環(huán)境存在干涉；若存在，則確定所述目標(biāo)位姿對應(yīng)的方向向量；根據(jù)所述方向向量得到新的目標(biāo)位姿，并返回至確定所述末端位姿和新的目標(biāo)位姿之間的位姿偏差的過程繼續(xù)進(jìn)行。

13、第二方面，本申請還提供了一種機器人逆解裝置。所述裝置包括：

14、關(guān)節(jié)角度獲取模塊，用于獲取機器人的當(dāng)前關(guān)節(jié)角度，并確定所述機器人的末端位姿、所述末端位姿和目標(biāo)位姿之間的位姿偏差；

15、向量正交解耦模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前關(guān)節(jié)角度和預(yù)設(shè)的第一模型，確定參考矩陣和向量正交解耦后的投影矩陣；

16、角度變化量確定模塊，用于根據(jù)所述參考矩陣、所述位姿偏差、所述投影矩陣和目標(biāo)逆運動學(xué)方程，得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量。

17、第三方面，本申請還提供了一種計算機設(shè)備。所述計算機設(shè)備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述機器人逆解方法中的步驟。

18、第四方面，本申請還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述機器人逆解方法中的步驟。

19、上述機器人逆解方法、裝置、計算機設(shè)備和計算機可讀存儲介質(zhì)，通過獲取機器人當(dāng)前的關(guān)節(jié)角度和末端位姿，以及目標(biāo)位姿之間的位姿偏差，這是進(jìn)行機器人動作控制和路徑規(guī)劃的必要數(shù)據(jù)，通過確定參考矩陣和向量正交解耦后的投影矩陣，有助于簡化后續(xù)機器人的運動學(xué)計算，利用參考矩陣、位姿偏差、投影矩陣和目標(biāo)逆運動學(xué)方程，得到機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量，可以實現(xiàn)機器人動作的精準(zhǔn)控制和路徑規(guī)劃，提高機器人的運動精度和效率。

技術(shù)特征：

1.一種機器人逆解方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述機器人的末端位姿，包括：

3.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：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前關(guān)節(jié)角度和預(yù)設(shè)的第一模型，確定參考矩陣和向量正交解耦后的投影矩陣，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)逆運動學(xué)方程的生成過程，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量之后，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在得到所述機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量之后，還包括：

8.一種機器人逆解裝置，其特征在于，所述裝置包括：

9.一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種機器人逆解方法、裝置和計算機設(shè)備。方法包括：通過獲取機器人當(dāng)前的關(guān)節(jié)角度和末端位姿，以及目標(biāo)位姿之間的位姿偏差；通過確定參考矩陣和向量正交解耦后的投影矩陣，有助于簡化后續(xù)機器人的運動學(xué)計算，利用參考矩陣、位姿偏差、投影矩陣和目標(biāo)逆運動學(xué)方程，得到機器人逆解后的關(guān)節(jié)角度變化量。采用本方法能夠可以實現(xiàn)機器人動作的精準(zhǔn)控制和路徑規(guī)劃，提高機器人的運動精度和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：王紅博,廖亞軍,黃坤
受保護的技術(shù)使用者：湖南視比特機器人有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26