[發(fā)明專利]機械臂運動的控制方法、裝置及計算機設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110573454.8
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113276120B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 賈運紅;唐會成;焦曉峰;任曉文;原鋼;喬佳偉;楊澤源;馬育華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國煤炭科工集團太原研究院有限公司;山西天地煤機裝備有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王萌

1.一種機械臂運動的控制方法，其特征在于，所述機械臂包括伸縮臂和鉆架，所述伸縮臂具有航向、俯仰和伸縮功能，所述伸縮臂具有航向、俯仰和伸縮功能分別對應第一旋轉(zhuǎn)關節(jié)、第二旋轉(zhuǎn)關節(jié)和第三伸縮關節(jié)，所述鉆架具有航向、俯仰和橫滾功能，所述鉆架具有航向、俯仰和橫滾功能分別對應第四旋轉(zhuǎn)關節(jié)、第五旋轉(zhuǎn)關節(jié)和第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)，所述控制方法包括：

獲取機械臂各個關節(jié)的初始位置信息和目標位置信息，所述各個關節(jié)的初始位置信息包括所述第一旋轉(zhuǎn)關節(jié)、所述第二旋轉(zhuǎn)關節(jié)、所述第四旋轉(zhuǎn)關節(jié)、第五旋轉(zhuǎn)關節(jié)和第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)在初始位置的角度信號，以及所述第三伸縮關節(jié)在初始位置的位移信號，所述各個關節(jié)的目標位置信息包括所述第一旋轉(zhuǎn)關節(jié)、所述第二旋轉(zhuǎn)關節(jié)、所述第四旋轉(zhuǎn)關節(jié)、第五旋轉(zhuǎn)關節(jié)和第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)在目標位置的角度信號，以及所述第三伸縮關節(jié)在目標位置的位移信號；

將所述初始位置信息和目標位置信息輸入預先訓練的軌跡規(guī)劃模型中，以確定所述機械臂的運動軌跡信號，所述軌跡規(guī)劃模型的訓練方法包括：獲取訓練數(shù)據(jù)集，所述訓練數(shù)據(jù)集中包括多組原點位置信息、終點位置信息及對應的目標運動軌跡信號，將每組所述原點位置信息及終點位置信息輸入正則化極限學習機模型中以獲取所述模型輸出的機械臂運動的預測運動軌跡信號，分別計算機械臂每個關節(jié)的預測運動軌跡信號和目標運動軌跡信號間的誤差，對各個誤差進行整合以確定正則化極限學習機模型的網(wǎng)絡誤差，若所述網(wǎng)絡誤差符合設定閾值，則停止對正則化極限學習機模型的訓練，并將最后調(diào)整的模型作為所述軌跡規(guī)劃模型，其中，所述網(wǎng)絡誤差的表達式為：

其中，RMSE為網(wǎng)絡誤差，表示第m組訓練數(shù)據(jù)第i關節(jié)的目標值，表示第m組訓練數(shù)據(jù)第i關節(jié)的預測值，n表示訓練數(shù)據(jù)的數(shù)量，D_imax為第i個關節(jié)的預測值的最大值，與所述正則化極限學習機模型對應的未加權(quán)正則化目標函數(shù)表示為：

其中，是經(jīng)驗風險，H代表輸出矩陣，β代表輸出權(quán)重，T為訓練目標，是結(jié)構(gòu)風險，C為平衡經(jīng)驗風險和結(jié)構(gòu)風險的參數(shù)；

將所述運動軌跡信號輸入預先設置的運動控制器中，以確定所述機械臂的運動控制信號，所述運動控制信號包含所述第一旋轉(zhuǎn)關節(jié)、所述第二旋轉(zhuǎn)關節(jié)、所述第四旋轉(zhuǎn)關節(jié)、第五旋轉(zhuǎn)關節(jié)和第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)在每個時刻的角度信號，以及所述第三伸縮關節(jié)在每個時刻的位移信號；

根據(jù)所述運動控制信號，控制所述機械臂從初始位置運動到目標位置。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述運動控制器為PID控制器。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，若所述網(wǎng)絡誤差超出設定閾值，則根據(jù)所述網(wǎng)絡誤差調(diào)整所述正則化極限學習機模型的參數(shù)后繼續(xù)進行訓練。