机械臂的电机驱动参数的确定方法、装置及计算机设备制造方法及图纸

本申请公开了一种机械臂的电机驱动参数的确定方法、装置及计算机设备，属于机器人技术领域。本申请通过对任意机械臂，获取在初末状态下末端执行器的位姿和各个关节的关节角度序列，易于根据以上信息对机械臂进行运动规划，得到机械臂的运动规划参数，这些运动规划参数能够在技术人员定义的末端设计指标的约束下不断进行迭代调整，并基于每次迭代的运动规划参数能够确定电机驱动参数，在电机驱动参数满足电机设计条件时停止迭代，就能够找到为了实现末端设计指标所需的最优的电机驱动参数，进而该电机驱动参数能够给机械臂的电机选型提供参考依据，提升机械臂的设计效率。提升机械臂的设计效率。提升机械臂的设计效率。

【技术实现步骤摘要】
机械臂的电机驱动参数的确定方法、装置及计算机设备


[0001]本申请涉及机器人
，特别涉及一种机械臂的电机驱动参数的确定方法、装置及计算机设备。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，机械臂在机器人产品中得到了广泛应用。机械臂由关节和连杆组成，关节由电机驱动来执行旋转运动，运动通过连杆传递到末端执行器，从而由末端执行器来执行任务。在运动规划中，电机驱动关节时所必须计算的两个变量包括扭矩和转速，通过控制电机在多个连续时刻下的扭矩和转速，这样能够在连杆的传递下，控制末端执行器从起始时刻的某个位姿运动至终止时刻的另一位姿。
[0003]在机械臂设计中，电机选型是一个关键环节，不同型号的电机所能够驱动的扭矩和转速是不一样的，从而影响到机械臂所能够实现的运动。目前，亟需一种在给定期望的机械臂末端设计指标的前提下，确定实现上述末端设计指标所需的关节电机的驱动参数的方式。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种机械臂的电机驱动参数的确定方法、装置及计算机设备，能够在给定期望的末端设计指标下，确定实现上述末端设计指标所需的关节电机的驱动参数，给机械臂的电机选型提供参考依据，提升机械臂的设计效率。该技术方案如下：
[0005]一方面，提供了一种机械臂的电机驱动参数的确定方法，所述方法包括：
[0006]获取所述机械臂的末端执行器的第一位姿和第二位姿，所述机械臂包含由连杆连接的多个关节和所述末端执行器，所述关节由电机驱动；
[0007]获取所述多个关节的第一关节角度序列和第二关节角度序列，所述第一关节角度序列指示所述末端执行器呈现所述第一位姿时每个关节的角度，所述第二关节角度序列指示所述末端执行器呈现所述第二位姿时每个关节的角度；
[0008]基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第一关节角度序列和所述第二关节角度序列，获取所述机械臂的运动规划参数，所述运动规划参数表征对所述末端执行器从所述第一位姿运动到所述第二位姿进行运动规划所需的参数；
[0009]基于所述机械臂的末端设计指标，对所述运动规划参数进行调整，以使基于所述运动规划参数所确定的所述电机的驱动参数满足电机设计条件。
[0010]一方面，提供了一种机械臂的电机驱动参数的确定装置，所述装置包括：
[0011]第一获取模块，用于获取所述机械臂的末端执行器的第一位姿和第二位姿，所述机械臂包含由连杆连接的多个关节和所述末端执行器，所述关节由电机驱动；
[0012]第二获取模块，用于获取所述多个关节的第一关节角度序列和第二关节角度序列，所述第一关节角度序列指示所述末端执行器呈现所述第一位姿时每个关节的角度，所述第二关节角度序列指示所述末端执行器呈现所述第二位姿时每个关节的角度；
[0013]第三获取模块，用于基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第一关节角度序列和所述第二关节角度序列，获取所述机械臂的运动规划参数，所述运动规划参数表征对所述末端执行器从所述第一位姿运动到所述第二位姿进行运动规划所需的参数；
[0014]参数调整模块，用于基于所述机械臂的末端设计指标，对所述运动规划参数进行调整，以使基于所述运动规划参数所确定的所述电机的驱动参数满足电机设计条件。
[0015]在一些实施例中，对所述机械臂的每个关节，所述运动规划参数包括以下至少一项：
[0016]所述关节的角度序列，所述角度序列指示所述机械臂从所述第一位姿运动至所述第二位姿时，所述关节的角度随时间的变化；
[0017]所述关节的角速度序列，所述角速度序列指示所述机械臂从所述第一位姿运动至所述第二位姿时，所述关节的角速度随时间的变化；
[0018]所述关节的角加速度序列，所述角加速度序列指示所述机械臂从所述第一位姿运动至所述第二位姿时，所述关节的角速度随时间的变化。
[0019]在一些实施例中，所述第三获取模块用于：
[0020]对所述机械臂的每个关节，从所述第一关节角度序列中确定所述关节在处于所述第一位姿时的第一关节角度，从所述第二关节角度序列中确定所述关节在处于所述第二位姿时的第二关节角度；
[0021]在所述机械臂的关节角度空间中，基于所述第一关节角度和所述第二关节角度进行多项式插值，得到所述关节的角度序列；
[0022]基于所述角度序列，获取所述关节的角速度序列和角加速度序列。
[0023]在一些实施例中，所述角速度序列为梯形角速度序列，所述梯形角速度序列指示所述关节的角速度随时间呈梯形速度曲线变化，所述梯形速度曲线包括匀加速阶段、匀速阶段和匀减速阶段；
[0024]所述第三获取模块用于：
[0025]对所述机械臂的每个关节，从所述第一关节角度序列中确定所述关节在处于所述第一位姿时的第一关节角度，从所述第二关节角度序列中确定所述关节在处于所述第二位姿时的第二关节角度；
[0026]在所述机械臂的关节角度空间中，基于所述第一关节角度和所述第二关节角度进行梯形速度插值，得到所述关节的梯形角速度序列；
[0027]基于所述梯形角速度序列，获取所述关节的角度序列和角加速度序列。
[0028]在一些实施例中，所述第三获取模块用于：
[0029]在所述机械臂的末端运动空间中，基于所述第一位姿和所述第二位姿进行多项式插值，得到所述机械臂的末端位姿序列，所述末端位姿序列指示所述末端执行器的位姿随时间的变化；
[0030]基于所述末端位姿序列进行逆运动学求解，得到所述机械臂的每个关节的角度序列、角速度序列和角加速度序列。
[0031]在一些实施例中，所述第三获取模块用于：
[0032]在所述机械臂的末端运动空间中，基于所述第一位姿和所述第二位姿进行梯形速度插值，得到所述机械臂的末端梯形速度序列，所述末端梯形速度序列指示所述末端执行
器的末端速度随时间呈梯形速度曲线变化，所述梯形速度曲线包括匀加速阶段、匀速阶段和匀减速阶段；
[0033]基于所述末端梯形速度序列，获取所述机械臂的每个关节的角度序列、角速度序列和角加速度序列。
[0034]在一些实施例中，所述参数调整模块包括：
[0035]配置单元，用于基于所述末端设计指标，配置所述运动规划参数的约束函数；
[0036]第一确定单元，用于基于满足所述约束函数的运动规划参数，确定用于驱动所述机械臂的每个关节的电机的驱动参数；
[0037]第二确定单元，用于基于驱动各个关节的电机的驱动参数，确定所述机械臂的电机预测性能值；
[0038]调整单元，用于迭代调整所述运动规划参数，在所述电机预测性能值满足所述电机设计条件时停止迭代。
[0039]在一些实施例中，所述末端设计指标包括末端速度指标和末端加速度指标；
[0040]所述配置单元用于：
[0041]基于任一时刻下所述机械臂的各个关节的角速度，确定所述末端执行器的末端速度和末端加速度；
[0042]将所述约束函数配置为：各个时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂的电机驱动参数的确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述机械臂的末端执行器的第一位姿和第二位姿，所述机械臂包含由连杆连接的多个关节和所述末端执行器，所述关节由电机驱动；获取所述多个关节的第一关节角度序列和第二关节角度序列，所述第一关节角度序列指示所述末端执行器呈现所述第一位姿时每个关节的角度，所述第二关节角度序列指示所述末端执行器呈现所述第二位姿时每个关节的角度；基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第一关节角度序列和所述第二关节角度序列，获取所述机械臂的运动规划参数，所述运动规划参数表征对所述末端执行器从所述第一位姿运动到所述第二位姿进行运动规划所需的参数；基于所述机械臂的末端设计指标，对所述运动规划参数进行调整，以使基于所述运动规划参数所确定的所述电机的驱动参数满足电机设计条件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述机械臂的每个关节，所述运动规划参数包括以下至少一项：所述关节的角度序列，所述角度序列指示所述机械臂从所述第一位姿运动至所述第二位姿时，所述关节的角度随时间的变化；所述关节的角速度序列，所述角速度序列指示所述机械臂从所述第一位姿运动至所述第二位姿时，所述关节的角速度随时间的变化；所述关节的角加速度序列，所述角加速度序列指示所述机械臂从所述第一位姿运动至所述第二位姿时，所述关节的角速度随时间的变化。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第一关节角度序列和所述第二关节角度序列，获取所述机械臂的运动规划参数包括：对所述机械臂的每个关节，从所述第一关节角度序列中确定所述关节在处于所述第一位姿时的第一关节角度，从所述第二关节角度序列中确定所述关节在处于所述第二位姿时的第二关节角度；在所述机械臂的关节角度空间中，基于所述第一关节角度和所述第二关节角度进行多项式插值，得到所述关节的角度序列；基于所述角度序列，获取所述关节的角速度序列和角加速度序列。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述角速度序列为梯形角速度序列，所述梯形角速度序列指示所述关节的角速度随时间呈梯形速度曲线变化，所述梯形速度曲线包括匀加速阶段、匀速阶段和匀减速阶段；所述基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第一关节角度序列和所述第二关节角度序列，获取所述机械臂的运动规划参数包括：对所述机械臂的每个关节，从所述第一关节角度序列中确定所述关节在处于所述第一位姿时的第一关节角度，从所述第二关节角度序列中确定所述关节在处于所述第二位姿时的第二关节角度；在所述机械臂的关节角度空间中，基于所述第一关节角度和所述第二关节角度进行梯形速度插值，得到所述关节的梯形角速度序列；基于所述梯形角速度序列，获取所述关节的角度序列和角加速度序列。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位姿、所述第二位姿、所
述第一关节角度序列和所述第二关节角度序列，获取所述机械臂的运动规划参数包括：在所述机械臂的末端运动空间中，基于所述第一位姿和所述第二位姿进行多项式插值，得到所述机械臂的末端位姿序列，所述末端位姿序列指示所述末端执行器的位姿随时间的变化；基于所述末端位姿序列进行逆运动学求解，得到所述机械臂的每个关节的角度序列、角速度序列和角加速度序列。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第一关节角度序列和所述第二关节角度序列，获取所述机械臂的运动规划参数包括：在所述机械臂的末端运动空间中，基于所述第一位姿和所述第二位姿进行梯形速度插值，得到所述机械臂的末端梯形速度序列，所述末端梯形速度序列指示所述末端执行器的末端速度随时间呈梯形速度曲线变化，所述梯形速度曲线包括匀加速阶段、匀速阶段和匀减速阶段；基于所述末端梯形速度序列，获取所述机械臂的每个关节的角度序列、角速度序列和角加速度序列。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述机械臂的末端设计指标，对所述运动规划参数进行调整，以使基于所述运动规划参数所确定的所述电机的驱动参数满足电机设计条件包括：基于所述末端设计指标，配置所述运动规划参数的约束函数；基于满足所述约束函数的运动规划参数，确定用于驱动所述机械臂的每个关节的电机的驱动参数；基于驱动各个关节的电机的驱动参数，确定所述机械臂的电机预测性能值；迭代调整所述运动规划参数，在所述电机预测性能值满足所述电机设计条件时停止...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景辰，刘天亮，黎雄，杨思成，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：