本公开涉及机器人,具体涉及一种运动控制方法及装置、程序产品、机器人及存储介质。
背景技术:
1、近年来,机器人技术不断发展,越来越智能化和自动化,动作的丰富性、稳定性和灵活性均得到了不同程度的提高。机器人能够在用户的生产、生活中代替用户执行特定作业,从而给用户带来便利;例如,机器人可以进行制造装配、日常清洁、厨具操作等任务,这些任务存在大量的物理交互场景,因而需要机器人能够根据视觉、交互力和位置等信息自主调节运动轨迹,并在交互过程中保障自身平衡。
2、但是相关技术中,对于需要进行交互的物体的信息已知的情况下,机器人能够较为精确的完成任务;而对于需要进行交互的物体的信息未知的情况下,机器人无法较为精确的完成任务,甚至无法完成任务,或者无法保持平衡造成机器人损伤等问题。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题,本公开实施例提供一种运动控制方法及装置、程序产品、机器人及存储介质,用以解决相关技术中的缺陷。
2、根据本公开实施例的第一方面,提供一种运动控制方法,所述方法包括:
3、在基于第一期望轨迹控制机器人的手臂末端操作目标物体的过程中,获取期望交互力矩和所述手臂末端采集的实际交互力矩;
4、根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹;
5、基于所述第二期望轨迹控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作。
6、在本公开的一些实施例中,所述根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹,包括:
7、根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩之差,以及所述第一期望轨迹、第一期望速度和第一期望加速度,对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹。
8、在本公开的一些实施例中,所述根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩之差,以及所述第一期望轨迹、第一期望速度和第一期望加速度,对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹,包括:
9、根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩之差、所述第一期望轨迹、第一期望速度、第一期望加速度,以及刚度参数、阻尼参数和惯性参数,对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹;
10、其中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述刚度参数相同或不同;
11、其中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述阻尼参数相同或不同;
12、其中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述惯性参数相同或不同。
13、在本公开的一些实施例中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述期望交互力相同或不同。
14、在本公开的一些实施例中,所述基于所述第二期望轨迹控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作,包括:
15、以保持机器人身体平衡为高优先级任务,以跟踪所述第二期望轨迹为低优先级任务,基于层级优化的全身协调控制技术控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作。
16、在本公开的一些实施例中,所述以保持机器人身体平衡为高优先级任务,以跟踪所述第二期望轨迹为低优先级任务,基于层级优化的全身协调控制技术控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作,包括:
17、在所述保持机器人身体平衡的约束条件下,基于机器人浮动基坐标系下的雅可比矩阵对浮动基加速度和各个关节的加速度进行优化,以得到浮动基加速度的初始优化结果和每个关节的加速度的初始优化结果;
18、在所述跟踪所述第二期望轨迹的约束条件下,并在所述浮动基加速度的初始优化结果和每个关节的加速度的初始优化结果范围内,基于机器人手臂末端的雅可比矩阵,以及实际轨迹和第二期望轨迹之间的误差对浮动基加速度和各个关节的加速度进行优化,以得到浮动基加速度的目标优化结果和每个关节的加速度的目标优化结果;
19、基于所述浮动基加速度的目标优化结果和每个关节的加速度的目标优化结果,确定每个关节的最优力矩,并基于每个关节的最优力矩控制对应的关节进行运动,以控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作。
20、在本公开的一些实施例中,所述保持机器人身体平衡的约束条件包括下述至少一项:
21、机器人每个关节的角度均在角度范围内;
22、机器人每个关节的角速度均在角速度范围内;
23、机器人每个关节与浮动基之间的相对位姿均符合位姿稳定要求。
24、在本公开的一些实施例中,所述跟踪所述第二期望轨迹的约束条件包括下述至少一项:
25、机器人每个关节的角度均在角度范围内;
26、机器人每个关节的角速度均在角速度范围内;
27、机器人每个关节与浮动基之间的相对位姿均符合位姿稳定要求。
28、根据本公开实施例的第二方面,提供一种运动控制装置,所述装置包括:
29、获取模块,用于在基于第一期望轨迹控制机器人的手臂末端操作目标物体的过程中,获取期望交互力矩和所述手臂末端采集的实际交互力矩;
30、调整模块,用于根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹;
31、跟踪模块,用于基于所述第二期望轨迹控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作。
32、在本公开的一些实施例中,所述调整模块,用于:
33、根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩之差,以及所述第一期望轨迹、第一期望速度和第一期望加速度,对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹。
34、在本公开的一些实施例中,所述调整模块用于根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩之差,以及所述第一期望轨迹、第一期望速度和第一期望加速度,对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹时,用于:
35、根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩之差、所述第一期望轨迹、第一期望速度、第一期望加速度,以及刚度参数、阻尼参数和惯性参数,对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹;
36、其中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述刚度参数相同或不同;
37、其中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述阻尼参数相同或不同;
38、其中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述惯性参数相同或不同。
39、在本公开的一些实施例中,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述期望交互力相同或不同。
40、在本公开的一些实施例中,所述跟踪模块用于:
41、以保持机器人身体平衡为高优先级任务,以跟踪所述第二期望轨迹为低优先级任务,基于层级优化的全身协调控制技术控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作。
42、在本公开的一些实施例中,所述跟踪模块用于:
43、在所述保持机器人身体平衡的约束条件下,基于机器人浮动基坐标系下的雅可比矩阵对浮动基加速度和各个关节的加速度进行优化,以得到浮动基加速度的初始优化结果和每个关节的加速度的初始优化结果;
44、在所述跟踪所述第二期望轨迹的约束条件下,并在所述浮动基加速度的初始优化结果和每个关节的加速度的初始优化结果范围内,基于机器人手臂末端的雅可比矩阵,以及实际轨迹和第二期望轨迹之间的误差对浮动基加速度和各个关节的加速度进行优化,以得到浮动基加速度的目标优化结果和每个关节的加速度的目标优化结果;
45、基于所述浮动基加速度的目标优化结果和每个关节的加速度的目标优化结果,确定每个关节的最优力矩,并基于每个关节的最优力矩控制对应的关节进行运动,以控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作。
46、在本公开的一些实施例中,所述保持机器人身体平衡的约束条件包括下述至少一项:
47、机器人每个关节的角度均在角度范围内;
48、机器人每个关节的角速度均在角速度范围内;
49、机器人每个关节与浮动基之间的相对位姿均符合位姿稳定要求。
50、在本公开的一些实施例中,所述跟踪所述第二期望轨迹的约束条件包括下述至少一项:
51、机器人每个关节的角度均在角度范围内;
52、机器人每个关节的角速度均在角速度范围内;
53、机器人每个关节与浮动基之间的相对位姿均符合位姿稳定要求。
54、根据本公开实施例的第三方面,提供一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令,该计算程序/指令被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
55、根据本公开实施例的第四方面,提供一种机器人,所述机器人包括存储器、处理器,所述存储器用于存储可在处理器上运行的计算机指令,所述处理器用于在执行所述计算机指令时实现上述任一实施例所述的运动控制方法。
56、根据本公开实施例的第五方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的方法。
57、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
58、本公开实施例所提供的运动控制方法,在基于第一期望轨迹控制机器人的手臂末端操作目标物体的过程中,获取期望交互力矩和所述手臂末端采集的实际交互力矩;并根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹;再基于所述第二期望轨迹控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作。由于实际交互力矩较之视觉信息更精确,误差更小,因此该方法基于期望交互力矩和实际采集力矩对期望轨迹进行调整后能够使机器人手臂末端适应目标物体的信息,尤其是目标物体的重量,从而提高机器人作业精度、以及机器人的可靠性和安全性,使其能够在未知物体信息,例如未知物体重量的情况下完成与物体交互的任务。
1.一种运动控制方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的运动控制方法,其特征在于,所述根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹,包括:
3.根据权利要求2所述的运动控制方法,其特征在于,所述根据所述期望交互力矩和所述实际交互力矩之差,以及所述第一期望轨迹、第一期望速度和第一期望加速度,对所述第一期望轨迹进行调整,以得到第二期望轨迹,包括:
4.根据权利要求1所述的运动控制方法,其特征在于,在所述第一期望轨迹的不同轨迹点上,所述期望交互力相同或不同。
5.根据权利要求1所述的运动控制方法,其特征在于,所述基于所述第二期望轨迹控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作,包括:
6.根据权利要求5所述的运动控制方法,其特征在于,所述以保持机器人身体平衡为高优先级任务,以跟踪所述第二期望轨迹为低优先级任务,基于层级优化的全身协调控制技术控制机器人的手臂末端对所述目标物体进行操作,包括:
7.根据权利要求5所述的运动控制方法,其特征在于,所述保持机器人身体平衡的约束条件包括下述至少一项:
8.根据权利要求5所述的运动控制方法,其特征在于,所述跟踪所述第二期望轨迹的约束条件包括下述至少一项:
9.一种运动控制装置,其特征在于,所述装置包括:
10.一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令,其特征在于,该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
11.一种机器人,其特征在于,所述机器人包括存储器、处理器,所述存储器用于存储可在处理器上运行的计算机指令,所述处理器用于在执行所述计算机指令时实现权利要求1至8中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法。
