[发明专利]一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法及系统

权利要求书

1.一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

预设机械臂的初始姿态和期望参数；

根据传感器读取机械臂当前关节参数和末端执行器信息；

以期望参数和初始姿态为约束，基于雅可比矩阵估计方法和二次规划方法构建期望位置方程组；

根据期望位置方程组、初始姿态、期望参数、当前关节参数和末端执行器信息得到关节角度运动数据；

将关节角度运动数据发送至机械臂控制器，控制机械臂运动。

2.根据权利要求1所述一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法，其特征在于，所述期望参数包括期望轨迹、关节速度极限和角度极限，所述当前关节参数包括机械臂关节角度、机械臂关节速度和机械臂关节加速度，所述末端执行器信息包括机械臂末端实际加速度和机械臂末端实际速度。

3.根据权利要求2所述一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法，其特征在于，所述以期望参数和初始姿态为约束，基于雅可比矩阵估计方法和二次规划构建期望位置方程组这一步骤，其具体包括：

基于二次规划方法得到机械臂逆向运动方程；

通过原对偶神经网络对机械臂逆向运动方程进行处理，得到微分方程；

基于雅可比矩阵估计方法得到位置方程；

根据微分方程和位置方程得到期望位置方程组。

4.根据权利要求3所述一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法，其特征在于，所述微分方程如下：

上式中，u(t)是待求解的变量，m是机械臂的末端的任务空间的维度，n是机械臂的自由度，γ是原对偶神经网络的收敛率参数，I是一个行数和列数都为m+n的单位矩阵，P(·)是投影函数，M(t)是矩阵，q(t)是向量。

5.根据权利要求4所述一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法，其特征在于，所述位置方程如下：

上式中，是待求解的变量，表示机械臂末端实际加速度，表示机械臂各关节的速度，表示机械臂末端实际速度，表示机械臂各关节速度，表示的伪逆，μ是一个收敛率参数。

6.根据权利要求5所述一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法，其特征在于，所述得到关节角度运动数据还包括根据关节速度极限和角度极限验证关节角度运动数据是否在极限范围内。

7.根据权利要求6所述一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制方法，其特征在于，所述关节角度运动数据包括关节在某个时刻所应处的角度信息和关节速度信息。

8.一种考虑机械臂物理约束和模型未知的控制系统，其特征在于，包括以下模块：

参数预设模块，用于预设机械臂的初始姿态和期望参数；

信息读取模块，用于根据传感器读取机械臂当前关节参数和末端执行器信息；

方程组构建模块，用于以期望参数和初始姿态为约束，基于雅可比矩阵估计方法和二次规划方法构建期望位置方程组；

求解模块，用于根据期望位置方程组、初始姿态、期望参数、当前关节参数和末端执行器信息得到关节角度运动数据；

控制模块，用于将关节角度运动数据发送至机械臂控制器，控制机械臂运动。