绳索驱动蛇形机械臂控制方法、装置和设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人控制相关技术领域，尤其涉及一种绳索驱动蛇形机械臂控制方法、装置和设备。绳索驱动蛇形机械臂控制方法，包括：获取运动指令和各关节的当前角度信息；基于所述运动指令和所述当前角度信息，确定各绳索的目标绳长变化量；基于需要增加长度的绳索的优先级最高，需要减少长度的绳索的优先级随着绳索穿过的关节的数量的增加而降低的原则，确定所述绳索的优先级；基于所述绳长变化量，依照优先级高的绳索在先的顺序，对绳索进行长度调节。如此设置，首先将绳索放松，之后依照优先级的顺序，优先调节距离机械臂根部近的关节，以现有技术中的方案相比，避免了同时调节绳索时绳索耦合的问题，可以正确完成绳索的控制工作。可以正确完成绳索的控制工作。可以正确完成绳索的控制工作。

【技术实现步骤摘要】
绳索驱动蛇形机械臂控制方法、装置和设备


[0001]本专利技术涉及机器人控制相关
，尤其涉及一种绳索驱动蛇形机械臂控制方法、装置和设备。

技术介绍

[0002]在航空制造、电厂维护、船舶焊接、电气检修等领域有着大量的狭窄封闭作业场景，传统的工业机械臂和移动机器人无法进入此类空间，制约着相关行业的制造水平和作业效率。
[0003]目前高冗余度蛇形机器人由于具有机械臂长径比大，关节数多，高自由度等特点，拥有较高的灵活性和较好的避障能力，适合用在各种狭小复杂空间进行作业，但同时高自由度关节和大长径比机械臂使其在控制方面存在着诸多难题。
[0004]但是，高冗余度蛇形臂在运动过程中由于其自由度多，运动状态存在多变性，由绳索驱动的蛇形臂机器人在运动过程中往往会存在关节之间发生相互干扰的情况，对蛇形臂的运动控制造成了极大的困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种绳索驱动蛇形机械臂控制方法、装置和设备，用以解决现有技术中绳索驱动的蛇形臂机器人在运动过程中存在关节之间发生相互干扰的情况，对蛇形臂的运动控制造成了极大的困难的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种绳索驱动蛇形机械臂控制方法，包括：
[0007]获取运动指令和各关节的当前角度信息；
[0008]基于所述运动指令和所述当前角度信息，确定各绳索的目标绳长变化量；
[0009]基于需要增加长度的绳索的优先级最高，需要减少长度的绳索的优先级随着绳索穿过的关节的数量的增加而降低的原则，确定所述绳索的优先级；
[0010]基于所述绳长变化量，依照优先级高的绳索在先的顺序，对绳索进行长度调节。
[0011]可选的，所述基于所述绳长变化量，依照优先级高的绳索在先的顺序，对绳索进行长度调节，包括：
[0012]基于所述目标绳长变化量和所述优先级，依照优先级高的绳索在先的顺序，生成电机角度
‑
时间曲线；其中，所述电机角度
‑
时间曲线为控制所述绳索长度的电机的角度信息随时间变化的曲线；
[0013]基于所述电机角度
‑
时间曲线，控制所述电机转动，以完成对于所述绳索的长度调节。
[0014]可选的，所述基于所述运动指令和所述当前角度信息，确定各绳索的目标绳长变化量，包括：
[0015]基于所述运动指令，确定所述关节的目标角度信息；
[0016]基于所述当前角度信息和所述目标角度信息，确定需要进行角度调节的目标关
节；
[0017]判断所述绳索是否经过目标关节；
[0018]若是，基于所述目标角度信息和所述当前角度信息，计算所述绳索的目标绳长变化量，否则确定所述绳索的目标绳长变化量为零。
[0019]可选的，所述基于所述目标角度信息和所述当前角度信息，计算所述绳索的目标绳长变化量，包括：
[0020]确定所述绳索经过的目标关节为第一目标关节；
[0021]基于所述当前角度信息和所述目标角度信息，计算得到所述绳索对应各个所述第一目标关节的子绳长变化量；
[0022]基于所述子绳长变化量，计算得到目标绳长变化量。
[0023]可选的，还包括：
[0024]调节所述绳索长度，以对所述蛇形机械臂进行校准。
[0025]可选的，所述调节所述绳索长度，以对所述蛇形机械臂进行校准，包括：
[0026]调整所述绳索对应电机的角度至预设角度；所述预设角度用于指示所述绳索处于预设松弛程度；
[0027]基于随着绳索穿过的关节的数量的增加绳索的校准优先级降低的原则，确定所述绳索的校准优先级；
[0028]依照校准优先级高的绳索在先的顺序，调节所述绳索长度，以进行校准。
[0029]可选的，获取所述电机的电流；
[0030]对所述电流进行卡尔曼滤波
[0031]基于所述电流，调节所述绳索长度，以使得同一校准优先级的绳索对应电机的电流同时达到预设阈值；
[0032]所述基于所述电流，调节所述绳索长度包括：
[0033]控制所述电机基于预设的速度缩短所述绳索的长度，直至所述绳索对应的电机的电流大于第一阈值；
[0034]所述绳索对应的电机的电流达到第一阈值后，基于电机电流越大电机调节绳索的速度越小的规则，缩短所述绳索的长度。
[0035]第二方面，本专利技术实施例提供一种绳索驱动蛇形机械臂控制装置，包括：
[0036]获取模块，用于获取运动指令和各关节的当前角度信息；
[0037]第一确定单元，用于基于所述运动指令和所述当前角度信息，确定各绳索的目标绳长变化量；
[0038]第二确定单元，用于基于需要增加长度的绳索的优先级最高，需要减少长度的绳索的优先级随着绳索穿过的关节的数量的增加而降低的原则，确定所述绳索的优先级；
[0039]调节单元，用于基于所述绳长变化量，依照优先级高的绳索在先的顺序，对绳索进行长度调节。
[0040]第三方面，本专利技术实施例提供电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术第一方面所述绳索驱动蛇形机械臂控制方法的步骤。
[0041]第四方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，
所述计算机程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述绳索驱动蛇形机械臂控制方法的步骤。
[0042]本专利技术提供的绳索驱动蛇形机械臂控制方法中，首先获取运动指令和各关节的当前角度信息；之后基于当前角度信息判断达到运动指令状态各绳索的目标绳长变化量；之后基于需要增加长度的绳索的优先级最高，需要减少长度的绳索的优先级随着绳索穿过的关节的数量的增加而降低的原则，确定所述绳索的优先级；这种优先级的制定方案，可以令靠近机械臂根部(机械臂与驱动装置连接的部位为根部)的关节对应的绳索优先级高，基于所述绳长变化量，依照优先级高的绳索在先的顺序，对绳索进行长度调节。如此设置，首先将绳索放松，之后依照优先级的顺序，优先调节距离机械臂根部近的关节，与现有技术中的方案相比，避免了同时调节绳索时绳索耦合的问题，可以正确完成绳索的控制工作。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1是本专利技术提供的绳索驱动蛇形机械臂控制方法的流程示意图之一；
[0045]图2是本专利技术一种实施例的绳索驱动蛇形机械臂的整体示意图；
[0046]图3是本专利技术一种实施例的驱动结构示意图；
[0047]图4是本专利技术一种实施例的驱动装置示意图；
[0048]图5是本专利技术一种实施例的机械臂关节示意图；
[0049]图6是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绳索驱动蛇形机械臂控制方法，其特征在于，包括：获取运动指令和各关节的当前角度信息；基于所述运动指令和所述当前角度信息，确定各绳索的目标绳长变化量；基于需要增加长度的绳索的优先级最高，需要减少长度的绳索的优先级随着绳索穿过的关节的数量的增加而降低的原则，确定所述绳索的优先级；基于所述绳长变化量，依照优先级高的绳索在先的顺序，对绳索进行长度调节。2.根据权利要求1所述的绳索驱动蛇形机械臂控制方法，其特征在于，所述基于所述绳长变化量，依照优先级高的绳索在先的顺序，对绳索进行长度调节，包括：基于所述目标绳长变化量和所述优先级，依照优先级高的绳索在先的顺序，生成电机角度
‑
时间曲线；其中，所述电机角度
‑
时间曲线为控制所述绳索长度的电机的角度信息随时间变化的曲线；基于所述电机角度
‑
时间曲线，控制所述电机转动，以完成对于所述绳索的长度调节。3.根据权利要求1所述的绳索驱动蛇形机械臂控制方法，其特征在于，所述基于所述运动指令和所述当前角度信息，确定各绳索的目标绳长变化量，包括：基于所述运动指令，确定所述关节的目标角度信息；基于所述当前角度信息和所述目标角度信息，确定需要进行角度调节的目标关节；判断所述绳索是否经过目标关节；若是，基于所述目标角度信息和所述当前角度信息，计算所述绳索的目标绳长变化量，否则确定所述绳索的目标绳长变化量为零。4.根据权利要求3所述的绳索驱动蛇形机械臂控制方法，其特征在于，所述基于所述目标角度信息和所述当前角度信息，计算所述绳索的目标绳长变化量，包括：确定所述绳索经过的目标关节为第一目标关节；基于所述当前角度信息和所述目标角度信息，计算得到所述绳索对应各个所述第一目标关节的子绳长变化量；基于所述子绳长变化量，计算得到目标绳长变化量。5.根据权利要求1所述的绳索驱动蛇形机械臂控制方法，其特征在于，还包括：调节所述绳索长度，以对所述蛇形机械臂进行校准...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恩，章澳顺，罗明睿，杨国栋，梁自泽，谭民，景奉水，田雨农，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：