[發明專利]機器人控制方法、計算裝置和存儲介質

有效

• 申請號: 202010071763.0
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111230870B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 呂燕;潘炳偉;蔣勁峰;陳忠
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 王英

本申請公開了一種機器人控制方法、計算裝置和存儲介質。方法包括：獲取機器人的位置參數和力參數；基于所獲取的位置參數和力參數，以及預先為機器人設計的混合自適應阻抗控制算法，得到混合自適應阻抗控制率，其中，混合自適應控制算法是基于動力學模型以及李亞普諾夫方程設計的，且混合自適應阻抗控制率包括對應于機器人的位置控制子空間的內環自適應阻抗控制率和對應于機器人的力控制子空間的外環自適應阻抗控制率；基于混合自適應阻抗控制率動力學逆解轉換得到的控制指令自適應控制機器人的運動。由此，通過結合李亞普諾夫方法設計一種混合自適應阻抗控制策略，以為保證阻抗控制的穩定性和有效性、實現柔順、安全、可靠的人機交互提供支持。

技術領域

本申請涉及工業機器人控制技術領域，特別涉及一種機器人控制方法、計算裝置和存儲介質。

背景技術

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，是靠自身動力和控制能力自動執行工作來實現各種功能的一種機器。工業機器人可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。

力控制問題一直是很多機器人研究學者普遍關注問題，當機器人跟外部環境不產生互動作用力時，位置控制便可以滿足通用控制需求。當機器人跟外部環境接觸時，比如說打磨和康復等，力位控制顯得尤為重要。目前，機器人控制策略被分為兩類，混合力位控制和混合阻抗控制。其中，混合力位控制策略通常是將工作空間分解為力控制和位置控制兩個子空間。混合阻抗控制則通過力反饋系統調整控制器的慣性參數、摩擦參數等，以保證其動態特性，但這種方法多數以位置控制為主，而不是真正的力位混合控制策略。現有方案在阻抗控制的穩定性、有效性、精確性方法還存儲諸多不足。

因此，如何改進機器人控制方案，仍為機器人控制領域亟需解決的技術問題之一。

發明內容

本申請的目的是提供一種機器人控制方法、計算裝置和存儲介質，實現一種對機器人的混合自適應阻抗控制策略。

第一方面，本申請實施例提供了一種機器人控制方法，該方法包括：

獲取所述機器人的位置參數和力參數；

基于所獲取的位置參數和所述力參數，以及預先為所述機器人設計的混合自適應阻抗控制算法，得到混合自適應阻抗控制率，其中，所述混合自適應控制算法是基于動力學模型以及李亞普諾夫方程設計的，且所述混合自適應阻抗控制率包括對應于所述機器人的位置控制子空間的內環自適應阻抗控制率和對應于所述機器人的力控制子空間的外環自適應阻抗控制率；

基于所述混合自適應阻抗控制率動力學逆解轉換得到的控制指令自適應控制所述機器人的運動。

可選的，所述李亞普諾夫方程是關于所述機器人的狀態變量以及自適應阻抗控制率的正定標量函數。

可選的，所述李亞普諾夫方程為：

其中，t為控制過程中的時間變量，X為所述機器人的狀態變量，X^T為X的轉置，為自適應阻抗控制率，為的轉置，Γ為正定矩陣，P為正定對稱矩陣。

可選的，所述動力學模型為：

其中，x、為所述機器人實際的角位移、角速度、角加速度，F_u為控制所述機器人運動所需的力矩，F_e為機器人與外部環境的相互作用力，H(x)為慣性矩陣系數，為哥白尼矩陣系數，G(x)為重力矩陣系數；

所述動力學模型線性化的模型參數的動力學方程表示為：

其中，x、為所述機器人實際的角位移、角速度、角加速度，α為控制率；為慣性矩陣系數H(x)的回歸值，Y表示動力學輸出，為動力學模型參數矩陣，