[發明專利]冗余機器人逆運動學求解方法、裝置和冗余機器人有效
| 申請號： | 202010659812.2 | 申請日： | 2020-07-10 |
| 公開（公告）號： | CN111538949B | 公開（公告）日： | 2020-10-16 |
| 發明（設計）人： | 王岳嵩;黃荔群;任曉雨;趙明國;熊友軍 | 申請（專利權）人： | 深圳市優必選科技股份有限公司 |
| 主分類號： | G06F17/15 | 分類號： | G06F17/15;G06F17/16;G06F30/20;G06F119/14 |
| 代理公司： | 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463 | 代理人： | 梁韜 |
| 地址： | 518000 廣東省深圳市南山區*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 冗余 機器人 運動學 求解 方法 裝置 | ||
1.一種冗余機器人逆運動學求解方法，其特征在于，包括：
根據預先規劃的末端位姿獲取該冗余機器人在滿足所述末端位姿下的當前構型的雅克比矩陣零空間的表達式，以得到在所述當前構型的雅克比矩陣零空間中各關節角速度之間的關系式；
基于正運動學算法構建該冗余機器人的能量函數，并根據所述各關節角速度之間的關系式對所述能量函數進行能量最優求解，以得到目標關節角；
將所述目標關節角作為該冗余機器人滿足所述末端位姿的運動學逆解并發送至對應的關節電機以進行關節控制。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：
判斷所述運動學逆解是否滿足預設條件；
若不滿足，則對該冗余機器人進行所述關節控制后，計算下一構型的雅克比矩陣零空間的表達式，以得到在所述下一構型的雅克比矩陣零空間中各關節角速度之間的關系式；
根據所述下一構型對應的各關節角速度之間的關系式對所述能量函數進行能量最優求解，以得到滿足所述末端位姿的下一運動學逆解并發送至所述關節電機以進行關節控制，返回所述判斷步驟；
若滿足，則停止執行所述下一構型的雅克比矩陣零空間的表達式的計算步驟。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，若該冗余機器人的自由度為
，；
其中，
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根據所述各關節角速度之間的關系式對所述能量函數進行能量最優求解包括：
根據各關節角速度之間的關系式將所述能量函數中各關節角變量基于同一個關節角變量進行描述；
然后對所述能量函數進行極值求解。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量函數包括重力勢能函數、重力補償函數或斥力勢能函數。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述能量函數為所述重力勢能函數，所述基于正運動學算法構建該冗余機器人的能量函數包括：
利用齊次變換矩陣及鏈式法則計算該冗余機器人各關節的坐標系位姿，根據所述坐標系位姿計算對應關節的質心位置；
以世界坐標系作為勢能零點，基于各關節質量和各關節的所述質心位置構建該冗余機器人的重力勢能函數。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述能量函數為所述重力補償函數，所述基于正運動學算法構建該冗余機器人的能量函數包括：
利用齊次變換矩陣及鏈式法則計算該冗余機器人各關節的坐標系位姿，根據所述坐標系位姿計算對應關節的質心位置和旋轉軸矢量，其中，所述坐標系位姿包括坐標系位置；
若該冗余機器人的關節數目為n，對于第
基于所有關節的所述重力補償力矩構建該冗余機器人的重力補償函數。
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