[發明專利]機械臂控制方法、裝置、介質及電子設備

在審

• 申請號: 202011529968.5
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112720476A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 盧佳豪;趙永強;史洪偉
• 申請（專利權）人: 北京天智航醫療科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/02
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 張巖龍

1.一種機械臂控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通過六維力傳感器獲取在機械臂末端受到的外力信息作為第一外力信息，其中，所述六維力傳感器安裝于所述機械臂末端；

根據所述機械臂各軸中的力矩傳感器采集到的信號計算所述機械臂末端受到的外力信息作為第二外力信息；

將所述第一外力信息和所述第二外力信息進行數據融合，以得到補償后的外力信息作為目標外力信息，其中，外力信息中包括力和力矩；

將所述目標外力信息轉換所述機械臂末端的笛卡爾位姿，并將所述笛卡爾位姿映射至所述機械臂各軸，以控制所述機械臂運動。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過六維力傳感器獲取在機械臂末端受到的外力信息作為第一外力信息包括：

獲取所述六維力傳感器的采集信號轉換得到的外力信息作為第三外力信息；

根據所述機械臂的負載信息、所述六維力傳感器的零點偏置信息和所述機械臂處于當前位姿時對應的姿態矩陣，對所述第三外力信息進行補償，以得到補償后的外力信息作為第四外力信息；

將所述第四外力信息確定為所述機械臂末端受到的所述第一外力信息。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述第四外力確定為所述機械臂末端受到的所述第一外力信息包括：

對所述第四外力信息進行低通濾波處理；

將經過所述低通濾波處理的所述第四外力信息確定為所述第一外力信息。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

獲取所述六維力傳感器在所述機械臂末端處于三個不同位姿時所采集到的信號，計算所述機械臂末端在處于各位姿時分別受到的外力信息作為第五外力信息，并獲取所述機械臂末端在處于所述各位姿時分別對應的姿態矩陣；

根據所述機械臂末端在處于所述三個不同位姿時分別對應的所述姿態矩陣和分別受到的所述第五外力信息確定所述負載信息和所述零點偏置信息；

其中，所述機械臂末端處于所述三個不同位姿時，所述機械臂法蘭的法線不共面。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述負載信息包括負載重力和負載質心位置，所述零點偏置信息包括所述六維力傳感器坐標系中X軸、Y軸、Z軸三個方向上力的零點偏置值和力矩的零點偏置值。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據所述機械臂的負載信息、所述六維力傳感器的零點偏置信息和所述機械臂處于當前位姿時對應的姿態矩陣，對所述第三外力信息進行補償，以得到補償后的外力信息作為第四外力信息通過以下公式進行：

其中，(F_0x,F_0y,F_0z)和(T_0x,T_0y,T_0z)分別為所述零點偏置信息中所述力的零點偏置值和所述力矩的零點偏置值，(G_x,G_y,G_z)和(T_Gx,T_Gy,T_Gz)分別為所述負載重力在所述六維力傳感器坐標系中各方向上的分量和與所述負載的重力矩在各方向上的分量，(F_x,F_y,F_z)和(T_x,T_y,T_z)分別為所述第三外力信息中的力與力矩，(F_ex,F_ey,F_ez)和(T_ex,T_ey,T_ez)分別為所述第四外力信息中的力與力矩；

其中，(G_x,G_y,G_z)和(T_Gx,T_Gy,T_Gz)分別通過以下公式確定：

其中，R為所述機械臂處于當前位姿時對應的所述姿態矩陣，G為所述負載重力，U和V分別為所述機械臂的水平和垂直方向的安裝傾角，(x,y,z)為所述負載質心位置。