【技术实现步骤摘要】
本申请涉及自动控制，具体而言，涉及一种机器人控制方法、指令生成方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、由于机器人能够辅助或替代人工进行相关操作，因此其被广泛应用于各个领域。例如，腹腔镜手术机器人能够辅助外科医生进行微创手术操作，以能够提供直观操作、操作过程舒适、学习曲线短、消除手部颤动等优势，在医疗领域得到广泛应用。以及在工业领域也可以辅助或替代人工进行一些焊接、喷涂、探测等机械操作。
2、现有的机器人运动控制方式中，对于任务空间存在阻隔的情况，往往需要通过穿孔、穿缝等方式进行操作，或机器人需要在外部对人体内部进行切割、缝合、检查等手术任务。针对这一类应用场景，机器人末端运动的约束为不动点约束，因此机器人需要在该不动点约束情况下进行末端杆件的运动。
3、为了满足机器人在该不动点约束情况下进行末端杆件的运动，相关的
中，通常的做法利用机器人末端的握持部位增加操作指端操作手柄，从而在不改变机器人末端姿态同步的情况下，切换位置变化控制机器人末端器械杆。这就需要在机器人末端增加按钮或摇杆，来满足至少4个自由度操作，对应8个方向的操作，造成硬件设备尺寸较大，同时控制不便。
4、进一步的，考虑到机器人的器械需要满足不动点约束的情况下进行受限运动，机器人会采用约束雅克比建模方法，将直杆末端位姿满足不动点约束情况构建新的雅克比矩阵，并将该雅克比矩阵添加到原机器人机械臂部分雅克比矩阵中，形成扩展雅克比矩阵，进而利用扩展雅克比求逆的方法实现带约束的运动控制。这种方法要求机器人必须是冗余机器人，机器人雅克
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于一种机器人控制方法、指令生成方法、装置、设备及存储介质，用于改善相关技术中控制不便、控制复杂度较高以及通用性较差，控制机器人的效率低下的问题，提高控制机器人的便捷性和效率。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种机器人控制方法，应用于从端机器人，包括：获取主端机器人的操作指令；操作指令用于控制从端机器人的运动角度和/或运动距离；主端机器人的操作指令根据虚拟操作舵计算获得；虚拟操作舵根据主端机器人在主端基坐标系下的主端末端位姿建立；虚拟操作舵包括用于计算操作指令的参数；获取从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度；从端机器人对应的虚拟机器人模型为将从端机器人的不动点约束位置作为基坐标系，并根据从端机器人受到的不动点约束建立的机器人模型；根据主端机器人的操作指令，以及虚拟关节角度，获得从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令；将虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，转换为从端机器人对应的从端实体机器人的关节角度指令；根据从端实体机器人的关节角度指令控制从端机器人。
3、在上述的实现过程中，针对具有软件不动点约束的机器人，通过主从控制方法，实现通过主端机器人的位置变化来控制从端机器人直杆器械的软件不动点的约束运动。利用主端机器人的主端末端位姿建立虚拟操作舵，根据虚拟操作舵生成主端机器人的操作指令，并创建从端机器人对应的虚拟机器人模型，将主端机器人的操作指令转换为虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，从而将从端机器人的受约束的运动学问题转化为无约束的运动学问题，实现通过主端机器人末端位置变化来控制从端机器人末端无自由度器械的位姿的目的。无需在主端机器人的增加遥感等硬件设备，提高控制的便携性以及降低制造成本，同时有效降低了运动控制时算法的复杂度，提高了控制效率。
4、可选地，在本申请实施例中，虚拟机器人模型包括虚拟关节；获取从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度，包括：获取从端机器人的实体关节所在器械末端相对于从端机器人基坐标系的第一末端位姿矩阵，以及不动点约束位置相对于从端机器人基坐标系的第二末端位姿矩阵；不动点基坐标系是指以不动点约束位置作为基坐标系；根据第一末端位姿矩阵、第二末端位姿矩阵以及位姿偏置矩阵，获得虚拟关节所在器械末端在不动点基坐标系中的第三位姿矩阵；位姿偏置矩阵是指以虚拟关节所在器械末端为坐标原点建立的虚拟关节末端坐标系与从端实体机器人的机械臂末端坐标系的坐标系偏差数据；根据第三位姿矩阵，利用运动学算法逆解，获得虚拟机器人模型的虚拟关节实际角度；虚拟关节实际角度为虚拟关节的实际关节角度；虚拟关节不具有对应的实体关节。
5、在上述的实现过程中，通过不动点基坐标系下虚拟关节所在器械末端与从端机器人基坐标系下虚拟关节所在器械末端的位姿偏置矩阵，转换获得虚拟关节所在器械末端在不动点基坐标系中的第三位姿矩阵，进而利用运动学算法逆解，获得虚拟机器人模型的虚拟关节实际角度，降低算法复杂度。
6、可选地，在本申请实施例中，根据主端机器人的操作指令，以及虚拟关节角度，获得从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，包括：根据主端机器人的操作指令以及预设的映射因子，获得虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令增量；基于虚拟关节角度指令增量和虚拟关节实际角度，获得虚拟关节角度指令。
7、在上述的实现过程中，根据映射因子对主端机器人的操作指令进行放大或者缩小，获得虚拟关节角度指令增量，之后根据虚拟关节角度指令增量和虚拟关节实际角度，获得虚拟关节角度指令，实现将主端机器人的操作指令转换为虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，能够通过运动映射的方式，保持主端操作与从端操作的相似性，从而不易造成误操作，提高从端机器人的可控性。
8、可选地，在本申请实施例中，将虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，转换为从端机器人对应的从端实体机器人的关节角度指令，包括：根据虚拟机器人模型以及虚拟关节角度指令，通过运动学算法，获得虚拟关节所在器械末端相对于不动点基坐标系的末端位姿；将虚拟关节所在器械末端相对于不动点基坐标系的末端位姿进行转换，获得虚拟关节所在器械末端相对于从端机器人基坐标系的末端位姿；利用运动学算法逆解，根据虚拟关节所在器械末端相对于从端机器人基坐标系的末端位姿，获得从端实体机器人的实体关节角度；根据从端实体机器人的实体关节角度，获得关节角度指令。
9、在上述的实现过程中，通过将虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，转换为从端机器人对应的从端实体机器人的关节角度指令，采用虚拟关节的建模方法与主端虚拟操作舵的建模，实现了解耦运动的一一映射，能够实现单一自由度的主从操作，提升了控制效率。
10、第二方面，本申请实施例提供了应用于主端机器人，主端机器人包括第一主端机器人和第二主端机器人；包括：获取第一主端机器人的第一主端末端位姿，以及第二主端机器人的第二主端末端位姿；根据第一主端末端位姿和第二主端末端位姿构建虚拟操作舵；虚拟操作舵包括第一虚拟杆件和第二虚拟杆件；第一虚拟杆件的长度为第一主端末端位姿和第二主端末端位姿的连线长度；第二虚拟杆件的第一端点为第一虚拟杆件的中点，第二虚拟杆件的长度为不动点约束位置到从端机器人的器械末端的长本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机器人控制方法，其特征在于，应用于从端机器人，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟机器人模型包括虚拟关节；所述获取所述从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述主端机器人的操作指令，以及所述虚拟关节角度，获得所述从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，包括：
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述将所述虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，转换为所述从端机器人对应的从端实体机器人的关节角度指令，包括：
5.一种机器人的操作指令生成方法，其特征在于，应用于主端机器人，所述主端机器人包括第一主端机器人和第二主端机器人；包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述指令初始值包括俯仰操作指令初始值、偏摆操作指令初始值、自转操作指令初始值和伸缩操作指令初始值；根据所述虚拟操作舵，计算获得所述主端机器人的指令初始值的步骤包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述指令终止值包括俯仰操作
8.一种机器人控制装置，其特征在于，应用于从端机器人，包括：
9.一种机器人的操作指令生成装置，其特征在于，包括：应用于主端机器人，所述主端机器人包括第一主端机器人和第二主端机器人；包括：
10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器运行时执行权利要求1-7任一所述方法。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行如权利要求1至7任一所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器运行时执行如权利要求1至7任一所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种机器人控制方法，其特征在于，应用于从端机器人，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟机器人模型包括虚拟关节；所述获取所述从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述主端机器人的操作指令，以及所述虚拟关节角度，获得所述从端机器人对应的虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，包括：
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述将所述虚拟机器人模型的虚拟关节角度指令，转换为所述从端机器人对应的从端实体机器人的关节角度指令，包括：
5.一种机器人的操作指令生成方法，其特征在于，应用于主端机器人，所述主端机器人包括第一主端机器人和第二主端机器人；包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述指令初始值包括俯仰操作指令初始值、偏摆操作指令初始值、自转操作指令初始值和伸缩操作指令初始值；根据所述虚拟操作舵，计算获得所述主端机器人的指令初始值的步骤包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳克双，
申请(专利权)人：上海术之道机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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