【技术实现步骤摘要】
本申请属于机器人控制，特别是涉及一种柔性机械臂的姿态反馈方法、装置、计算机设备及介质。
技术介绍
1、柔性机械臂是一种象鼻形态的新型机械臂，以其自由度多，安全柔性，而在快速发展中。柔性机械臂的姿态反馈为一个难点和技术前沿，目前还没有普适的比较通用的解决方法。
2、一种常用的最直观的柔性机械臂的姿态反馈方法是在每个柔性关节上，在每两个驱动器的间隔内，沿着驱动器的驱动方向，安装若干拉线传感器。通过测量柔性关节的底部端面和顶部端面的多点的直线距离变化，来确定两个平面的相对位置和相对姿态。这种方法虽然直观，但对柔性关节的机械设计增添了很大的挑战。一来每段柔性关节都需要预留至少三个足够安装线性位移传感器的空间，这极大的限制了柔性关节的体积优化；其次多段柔性关节的位移传感器如果直接安装在关节内部，则会极大提升柔性机械臂的自重，极大地减少柔性机械臂本就有限的输出能力。若将所有关节的位移传感器都安装在整个柔性机械臂的基底，只通过拉线延伸到前部关节进行测量，则面临着设计多段拉线的伸缩路径问题，特别是柔性机械臂底部关节将会由大量的拉线需要穿过并进行路径保护。另外，拉线传感器自身的弹性使得其在测量过程中会对柔性机械臂的运动特性产生副作用，影响柔性机械臂的本体输出特性。
3、另一种方法，是将每个线性驱动器变成带有长度反馈的线性驱动单元。这种方法需要将一种可以大范围形变的位移传感器集成到线性驱动单元内，具有很大的设计和制造难度；同时这种方式也和柔性线性驱动器的硬件选择和设计直接耦合，并不具有普适性。因此，此种方法仍处于科研领域研究
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种柔性机械臂的姿态反馈方法、装置、计算机设备及介质，用以简单地获取到柔性机械臂的姿态。
2、本申请实施例的第一方面提供了一种柔性机械臂的姿态反馈方法，所述柔性机械臂包括至少一个柔性关节，所述柔性关节包括位于底部端面的第一惯性测量单元和位于顶部端面的第二惯性测量单元，所述方法包括：
3、获取所述第一惯性测量单元的第一反馈数据和所述第二惯性测量单元的第二反馈数据；
4、根据所述第一反馈数据和所述第二反馈数据，确定所述柔性关节的构型空间参数，所述构型空间参数用于表征所述柔性关节的姿态；
5、基于每个所述柔性关节的所述姿态，确定所述柔性机械臂的姿态。
6、在一种可能的实现方式中，所述构型空间参数包括弯曲角度，所述方法还包括：
7、确定所述弯曲方向是否在预设的角度区间内；
8、若所述弯曲方向不在所述角度区间内，则将所述弯曲方向切换至所述角度区间。
9、在一种可能的实现方式中，所述弯曲角度通过角度值表征，所述角度区间包括第一边界值和第二边界值，所述若所述弯曲方向不在所述角度区间内，则将所述弯曲方向切换至所述角度区间，包括：
10、若所述弯曲方向对应的角度值大于所述第二边界值，则将所述弯曲方向对应的角度值减去预设角度值，直至所述弯曲方向对应的角度值小于或等于所述第二边界值；
11、若所述弯曲方向对应的角度值小于或等于所述第一边界值，则将所述弯曲方向对应的角度值加上所述预设角度值，直至所述弯曲方向对应的角度值大于所述第一边界值；
12、若所述直至所述弯曲方向对应的角度值大于所述第一边界值，且小于或等于所述第二边界值，则确定所述弯曲方向在所述角度区间内。
13、本申请实施例的第二方面提供了一种柔性机械臂的姿态反馈装置，所述柔性机械臂包括至少一个柔性关节，所述柔性关节包括位于底部端面的第一惯性测量单元和位于顶部端面的第二惯性测量单元，所述装置包括：
14、反馈数据获取模块，用于获取所述第一惯性测量单元的第一反馈数据和所述第二惯性测量单元的第二反馈数据；
15、构型空间参数确定模块，用于根据所述第一反馈数据和所述第二反馈数据，确定所述柔性关节的构型空间参数，所述构型空间参数用于表征所述柔性关节的姿态；
16、姿态确定模块，用于基于每个所述柔性关节的所述姿态，确定所述柔性机械臂的姿态。
17、本申请实施例的第三方面提供了一种柔性机械臂，所述柔性机械臂通过如上述第一方面所述的方法实现姿态反馈。
18、本申请实施例的第四方面提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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计算机程序时实现如上述第一方面所述的方法。
19、本申请实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的方法。
20、本申请实施例的第六方面提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行上述第一方面所述的方法。
21、与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：
22、本申请实施例，柔性机械臂中可以包括至少一个柔性关节，柔性关节的顶部端面和底部端面可以分别有一个惯性测量单元，基于惯性测量单元测量得到的反馈数据，可以计算构型空间参数，从而可以得到柔性关节的姿态；基于柔性机械臂的每个柔性关节的姿态，可以确定柔性机械臂的姿态。本实施例通过惯性测量单元测量得到的惯性测量数据确定柔性机械臂的姿态，通过使用惯性测量单元，可以极大程度上减小姿态反馈单元和整体机械设计之间的机械耦合程度，降低柔性机械臂的设计复杂度。且本申请实施例中的方案对柔性关节运动特性无影响。本申请实施例中的姿态测量传感器为各端面独立安放的惯性姿态传感单元，相互间可以通过柔性信号线连接，不会对柔性关节的力学特性产生副作用。此外，惯性测量单元重量很轻、体积小巧，基本不影响柔性机械臂的负重和柔性机械臂的体积。
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1.一种柔性机械臂的姿态反馈方法，其特征在于，所述柔性机械臂包括至少一个柔性关节，所述柔性关节包括位于底部端面的第一惯性测量单元和位于顶部端面的第二惯性测量单元，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构型空间参数包括弯曲方向和弯曲角度，所述根据所述第一反馈数据和所述第二反馈数据，确定所述柔性关节的构型空间参数，包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述柔性机械臂包括多个相连的所述柔性关节，相连的两个所述柔性关节共用位于连接处的惯性测量单元。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一反馈数据和所述第二反馈数据得到相对四元数,包括:
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述相对四元数为：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述相对四元数转换为旋转矩阵，包括：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述旋转矩阵，确定所述弯曲方向和所述弯曲角度，包括：
<...【技术特征摘要】
1.一种柔性机械臂的姿态反馈方法，其特征在于，所述柔性机械臂包括至少一个柔性关节，所述柔性关节包括位于底部端面的第一惯性测量单元和位于顶部端面的第二惯性测量单元，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构型空间参数包括弯曲方向和弯曲角度，所述根据所述第一反馈数据和所述第二反馈数据，确定所述柔性关节的构型空间参数，包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述柔性机械臂包括多个相连的所述柔性关节，相连的两个所述柔性关节共用位于连接处的惯性测量单元。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一反馈数据和所述第二反馈数据得到相对四元数,包括:
6.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓蛟，王琳，徐辉，
申请(专利权)人：万勋科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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