[发明专利]解耦控制方法、装置、机器人及存储介质

说明书

本发明公开了一种解耦控制方法、装置、机器人及存储介质。该解耦控制方法包括：获取运动控制对象的惯量矩阵、系统参数以及运行过程中当前时刻的运行参数；根据惯量矩阵确定对应的对角矩阵；根据对角矩阵、系统参数以及运行参数确定运动控制对象的控制力矩向量；根据运行参数和对角矩阵确定运动控制对象的力矩补偿向量；根据控制力矩向量和力矩补偿向量确定运动控制对象当前时刻的力矩向量；将力矩向量中各数值作为运动控制对象中对应运动控制子对象的力矩输出值。采用上述方法，可以优化现有的解耦方法，简单有效的实现对运动控制对象的解耦。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种解耦控制方法、装置、机器人及存储介质。

背景技术

机械臂是一种模拟人手臂、手腕以及手功能的机械电子装置。它可以将任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。典型的机械臂是由一些串行连接的关节和连杆组成，每个关节具有一个自由度，可以平移或旋转。由此可见，机械臂是一种多输入多输出的动力学系统。因此，机械臂在实际应用中各关节之间会造成相互影响，产生耦合作用，即动力学系统中每一个控制回路的输入信号对所有回路的输出都会有影响，而每一个回路的输出又会受到所有输入的作用。有鉴于此，解耦已经成了机械臂应用中亟需解决的技术问题。

现有的机械臂解耦方法通常包括：计算力矩法、自适应控制方法以及滑模控制方法。其中，计算力矩法要求精确的动力学模型，且需要大量实时的计算，由于机械臂的机械结构非常复杂，因此很难导出精确的数学模型表达式。自适应控制方法考虑了模型参数的变化性，进而根据变化性自适应控制动力学模型，然而自适应控制方法仍然需要很大的计算量。滑模控制方法无需精确的动力学模型，并且对负载扰动的参数变化鲁棒性强，但是滑模控制方法会引起机械臂的震颤。综上，现有的机械臂解耦方法都不能简单有效的实现对机械臂的解耦。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种解耦控制方法、装置、机器人及存储介质，以优化现有机械臂解耦方法，简单有效的实现对机械臂的解耦。

第一方面，本发明实施例提供了一种解耦控制方法，包括：

获取运动控制对象的惯量矩阵、系统参数以及运行过程中当前时刻的运行参数；

根据所述惯量矩阵确定对应的对角矩阵；

根据所述对角矩阵、所述系统参数以及所述运行参数确定所述运动控制对象的控制力矩向量；

根据所述运行参数和所述对角矩阵确定所述运动控制对象的力矩补偿向量；

根据所述控制力矩向量和所述力矩补偿向量确定所述运动控制对象当前时刻的力矩向量；

将所述力矩向量中各数值作为所述运动控制对象中对应运动控制子对象的力矩输出值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种解耦控制装置，包括：

参数获取模块，用于获取运动控制对象的惯量矩阵、系统参数以及运行过程中当前时刻的运行参数；

对角矩阵确定模块，用于根据所述惯量矩阵确定对应的对角矩阵；

控制力矩确定模块，用于根据所述对角矩阵、所述系统参数以及所述运行参数确定所述运动控制对象的控制力矩向量；

力矩补偿确定模块，用于根据所述运行参数和所述对角矩阵确定所述运动控制对象的力矩补偿向量；

力矩向量确定模块，用于根据所述控制力矩向量和所述力矩补偿向量确定所述运动控制对象当前时刻的力矩向量；

输出值确定模块，用于将所述力矩向量中各数值作为所述运动控制对象中对应运动控制子对象的力矩输出值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种机器人，包括：