目标跟踪控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114274147A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202210123654.8(22)申请日2022.02.10(71)申请人北京航空航天大学杭州创新研究院地址310000浙江省杭州市滨江区长河街道创慧街18号(72)发明人韩冰牛建伟任涛杨帆于晓龙郭昱亮侯人栾马群(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463代理人杜杨(51)Int.Cl.B25J9/16(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图3页(54)发明名称目标跟踪控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质(57)摘要本申请提供一种目标跟踪控制方法及装置、机械臂控制设备和存储介质，涉及机器臂控制技术领域。本申请在获取到智能机械臂的作业工具末端在当前控制时刻的实时作业位姿和实时位姿变化速度，以及待处理目标在当前控制时刻的实时目标位姿后，会根据实时作业位姿及实时目标位姿，调用针对待处理目标的位姿时变速度场模型，计算从实时作业位姿指向实时目标位姿的目标位姿变化速度，接着基于实时位姿变化速度对目标位姿变化速度进行速度场平滑处理，得到作业工具末端的期望位姿变化速度，然后按照期望位姿变化速度控制智能机械臂针对待处理目标进行跟踪运动，从而连续且稳定地对待处理目标进行实时跟踪，提升机械臂驱动灵活性。CN114274147ACN114274147A权利要求书1/3页1.一种目标跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取智能机械臂的作业工具末端在当前控制时刻的实时作业位姿和实时位姿变化速度，以及待处理目标在当前控制时刻的实时目标位姿；根据所述实时作业位姿以及所述实时目标位姿，调用针对所述待处理目标的位姿时变速度场模型，计算从所述实时作业位姿指向所述实时目标位姿的目标位姿变化速度；基于所述实时位姿变化速度对所述目标位姿变化速度进行速度场平滑处理，得到所述作业工具末端在当前控制时刻的期望位姿变化速度；按照所述作业工具末端的期望位姿变化速度控制所述智能机械臂针对所述待处理目标进行跟踪运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位姿时变速度场模型包括第一速度场模型及第二速度场模型；所述第一速度场模型的模型表达式如下所示：所述第二速度场模型的模型表达式如下所示：其中，V用于表示所述目标位姿变化速度，Pc用于表示所述智能机械臂的作业工具末端在当前控制时刻的实时作业位姿，Pt用于表示所述待处理目标在当前控制时刻的实时目标位姿，Vmax用于表示所述位姿时变速度场模型的最大位姿变化速度矢量，Amax用于表示所述位姿时变速度场模型的最大位姿变化加速度矢量，Cv用于表示所述位姿时变速度场模型的速度场动态缩放系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述实时位姿变化速度对所述目标位姿变化速度进行速度场平滑处理，得到所述作业工具末端在当前控制时刻的期望位姿变化速度的步骤，包括：根据所述实时位姿变化速度及所述目标位姿变化速度，计算所述作业工具末端在当前控制时刻的期望速度增量；以所述作业工具末端在上一控制时刻的期望速度增量，作为所述作业工具末端在当前控制时刻的实际速度增量；在所述实时位姿变化速度的基础上根据所述作业工具末端在当前控制时刻的期望速度增量和实际速度增量进行速度平滑扩增处理，得到所述作业工具末端在当前控制时刻的期望位姿变化速度。2CN114274147A权利要求书2/3页4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述作业工具末端在某个控制时刻的期望速度增量的增量计算表达式如下所示：At＝ka(V‑Vc)；其中，V用于表示所述作业工具末端在所述某个控制时刻的目标位姿变化速度，Vc用于表示所述作业工具末端在所述某个控制时刻的实时位姿变化速度，At用于表示所述作业工具末端在所述某个控制时刻的期望速度增量，ka用于表示所述作业工具末端的速度场增量系数。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述作业工具末端在某个控制时刻的实时位姿变化速度进行速度平滑扩增处理时的平滑扩增表达式如下所示：Vt＝(kv(At‑Ac)+Ac)+Vc；其中，Vt用于表示所述作业工具末端在所述某个控制时刻的期望位姿变化速度，Vc用于表示所述作业工具末端在所述某个控制时刻的实时位姿变化速度，At用于表示所述作业工具末端在所述某个控制时刻的期望速度增量，Ac用于表示所述作业工具末端在所述某个控制时刻的实际速度增量，kv用于表示所述作业工具末端的速度变化增量系数。6.根据权利要求1‑5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述按照所述作业工具末端的期望位姿变化速度控制所述智能机械臂针对所述待处理目标进行跟踪运动的步骤，包括：根据所述智能机械臂的机械臂末端及作业工具末端之间的相对位置关系，对所述作业