[發明專利]一種改進卡爾曼濾波坐標分離機械手控制算法

在審

• 申請號: 201710558646.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107315342A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 劉新福;范巖;張丙酉
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種改進卡爾曼濾波坐標分離機械手控制算法，其特征在于：根據機械手臂的的物理模型建立相關的空間數學模型，在空間數學模型的基礎上利用坐標分離的算法實現手臂自動抓取目標物體，結合卡爾曼濾波算法和迭代算法提高控制精度。所述卡爾曼濾波算法采集k-1時刻的機械手位置信息，來估計k時刻機械手的位置信息，卡爾曼濾波算法可以應用于線性系統和非線性系統，所述迭代的控制算法具有收斂性，可以進一步提高運算精度。

2.根據權利要求1所述的一種改進卡爾曼濾波坐標分離機械手控制算法，其特征在于所述的卡爾曼濾波算法，它的核心思想是利用k-1時刻采集到的機械手位置信息，來估計k時刻機械手的位置信息。卡爾曼濾波的算法的優勢在于，舍掉冗余的觀測歷史數據，只采集前一時刻的數據，累積誤差會大幅度減少。系統中誤差估計和均方差也在時刻改變，具有非常好的時變性。應用到機械手的控制中，系統的運算速度和控制精度會同時得到質的改變。

3.根據權利要求1所述的一種改進卡爾曼濾波坐標分離機械手控制算法，其特征在于所述的迭代算法將連續性的動作離散化，同時將運動時間分為等長的單位時間作為一個周期，在任意一個周期內機械手運算出現了范圍內發散，結束本周期運算，立即重新進入下一個周期的動作。第k個周期的誤差方程：

ek=sk(t)-sk+1(t)[∂F∂sk]-1]]>

當k→∞時，e_k＞0，并且e_k′＜0，則證明在迭代運算律中，e_k是收斂的，同理將協方差和誤差估計按同樣的原理代入可使得卡爾曼濾波的發散問題得到很好地抑制。

4.根據權利要求1所述的一種改進卡爾曼濾波坐標分離機械手控制算法，其特征在于所述的坐標空間分離的方法將手臂與小車作為一個整體在空間的坐標與手臂相對小車的坐標分離開來，將手臂的動作看做單獨一個坐標空間，把物體之間相對坐標的思想引入控制算法當中。執行過程中檢測到誤差超出閾值可將當前坐標作為起始坐標重新進行計算，防止產生較大的偶然誤差。當機械臂完成一個周期的動作時，上一次的坐標原點清零，由機械臂最后一次的位置作為坐標原點，依次計算下去。因此，在此算法中機械手臂自動抓取物體的過程，可以簡化成機械手臂坐標原點逐漸趨近與目標物體坐標原點的過程。