[发明专利]机械臂力位混合控制方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种机械臂力位混合控制方法、装置、电子设备及存储介质，其中，方法包括以下步骤：据机械臂末端的位置信息和速度信息调用虚拟构件以构建机械臂模型，并利用所述机械臂模型计算出机械臂力位混合控制所需的虚拟弹簧力和虚拟阻尼力，虚拟构件包括弹簧和阻尼器；根据机械臂末端目标接触力和实际接触力计算出所需的输出控制力；基于虚拟弹簧力、虚拟阻尼力和输出控制力通过雅可比矩阵计算出机械臂关节所需力矩，根据关节所需力矩对机械臂进行力位混合控制；该方法基于包括弹簧和阻尼器的虚拟构件组成机械臂模型，简化现有机械臂的力学模型，提高机械臂控制的运算效率，适用于所有串联型机器人的机械臂力位混合控制。

技术领域

本申请涉及机械臂控制技术领域，具体而言，涉及一种机械臂力位混合控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

随着机器人技术的发展和工业4.0概念的推广，机械臂在工业领域的应用也逐渐普及。对于一些机械化、重复性高和危险性高等作业，一般采用机械臂取代人工进行作业，从而提高生产效率、降低成本，并避免生产事故的发生。

现有的关于机器人机械臂的力控，一般采用柔顺控制的方式进行，柔顺控制主要分为阻抗控制、导纳控制、力位混合控制三种。

其中，阻抗控制的控制过程中主要是把控制器等效为阻抗系统，用于输入位置输出力，把机器人等效为导纳系统，用于输入力输出位置，阻抗控制需要我们能够获取位置信息，并且能控制机器人的关节力矩。

导纳控制是阻抗控制的反过程，把控制器等效为导纳系统，用于输入力输出位置，把机器人等效为阻抗系统，用于输入位置输出力，导纳控制需要我们能获取力信息（因此常需要在末端加力传感器），且能控制机器人的关节位置。

一般情况下，许多作业都只要求机械臂具有轨迹控制功能即可，上两种控制已经能在这些作业中比较好的完成普通柔顺控制了，如焊接、码垛和喷涂等工作，这些操作均可利用阻抗控制和导纳控制完成。但是在很多情况下，我们需要同时对力和位置有高精度的控制，例如机械臂沿着某个面进行抛光作业，这时，既需要在垂直面方向上进行力控制，又需要在切面方向进行位置控制，这就需要用到力位混合控制，即同时实现切向力和法向力的同时控制，但现有的力位混合控制方法的建模都比较复杂，应用起来比较困难，且普遍仅限于特定环境中的特定机械臂进行使用，且控制时需针对机械臂的具体结构建立复杂的机械臂模型以进行仿真计算，存在建模复杂、力位运算繁琐、通用性不足的问题。

针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种机械臂力位混合控制方法、装置、电子设备及存储介质，简化机械臂模型、提高运算控制效率、扩大适用范围。

第一方面，本申请提供了一种机械臂力位混合控制方法，用于机械臂力位混合控制，所述方法包括以下步骤：

S1、根据机械臂末端的位置信息和速度信息调用虚拟构件以构建机械臂模型，并利用所述机械臂模型计算出机械臂力位混合控制所需的虚拟弹簧力和虚拟阻尼力，所述虚拟构件包括弹簧和阻尼器；

S2、根据机械臂末端目标接触力和实际接触力计算出所需的输出控制力；

S3、基于虚拟弹簧力、虚拟阻尼力和输出控制力通过雅可比矩阵计算出机械臂关节所需力矩，根据关节所需力矩对机械臂进行力位混合控制。