一种机械臂运动控制方法及系统与流程

本发明涉及机器人，具体涉及一种机械臂运动控制方法及系统。

背景技术：

1、传统的机械臂控制系统，由于其设计初衷往往是为了满足特定生产线或特定任务的需求，灵活性和可扩展性较差，其结构和功能相对固定，这种固定性不仅体现在机械臂的物理结构，如关节数量、连杆长度等上，还体现在其控制逻辑和软件层面。这种设计方式在当时的工业环境中是合理且高效的，因为那时的生产任务相对单一，变化不大。

2、然而，随着科技的飞速发展，特别是机器人技术的不断突破，现代工业环境发生了翻天覆地的变化。机械臂不再仅仅是生产线上的“固定工”，而是需要参与到各种各样的任务中，从简单的装配工作到复杂的精密操作，甚至需要与人类工人紧密协作。这就要求机械臂必须具备更高的灵活性和适应性，能够根据不同的任务需求快速调整自己的工作状态。

3、传统的机械臂控制系统在这方面就显得力不从心，机械臂的扩展和管理涉及到多个模块和系统的协调和配合，管理难度较大。由于其固有的限制，它们很难在短时间内进行大幅度的调整或重新配置，以适应新的任务需求。这不仅影响了生产效率，也增加了企业的运营成本。

4、传统的机械臂控制系统由于其固有的限制，已经难以满足现代工业日益增长的多样化和灵活性需求。而随着技术的进步和革新，新一代的机械臂控制系统正在朝着更加开放、智能和可配置的方向发展。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的是提供一种提高机械臂的灵活性和适应性，支持任意自由度机械臂扩展和管理的机械臂运动控制方法及系统。

3、(二)技术方案

4、为解决上述问题，本发明提供了一种机械臂运动控制方法，包括：

5、获取机械臂运动需求，初始化目标机械臂；

6、查询目标机械臂上所有在线的关节并进行回报；

7、根据所述所有在线的关节的回报，获取所述目标机械臂的在线关节数量和相对应的在线关节信息；

8、根据所述在线关节数量、在线关节信息和机械臂运动需求，配置关节运动的路径；

9、根据配置的关节运动的路径，控制目标机械臂运动。

10、本发明的另一方面，优选地，所述查询目标机械臂上所有在线的关节包括：通过广播接口查询目标机械臂上所有在线的关节。

11、本发明的另一方面，优选地，所述查询目标机械臂上所有在线的关节还包括：

12、每个关节包括输入io和输出io；

13、当前关节的输入io检测是否有输入信号，

14、若有，存在下一个关节，当前关节的输出io给上一个关节输出存在下一个关节的信息；

15、若没有，不存在下一个关节，当前关节为末端关节，当前关节的输出io给上一个关节输出不存在下一个关节的信息。

16、本发明的另一方面，优选地，所述在线关节信息包括：关节id信息、关节的型号信息、关节尺寸信息、限位信息、速度信息和加速度信息。

17、本发明的另一方面，优选地，所述查询目标机械臂上所有在线的关节并进行回报的通信方式采用手拉手全双工的通信方式，形成通信环路。

18、本发明的另一方面，优选地，所述机械臂包括n个关节，末端关节为第n个关节；所述通信环路包括：

19、第一个关节接收数据并处理，获取第一处理数据，第一个关节将接收到数据传输给第二个关节；

20、第二个关节接收第一个关节传输的数据并处理，获取第二处理数据，第二个关节将接收到数据传输给第三个关节；

21、重复至第n个关节接收第n-1个关节传输的数据并处理，获取第n处理数据；

22、第n个关节将第n处理数据传输给第n-1个关节；

23、第n-1个关节接收第n处理数据，并将第n-1处理数据添加进第n处理数据中，一并返回给第n-2个关节；

24、重复至第一个关节接收n个处理数据。

25、本发明的另一方面，优选地，所述控制方法还包括对关节信息进行预先存储，根据预先存储的关节信息对关节进行管理。

26、本发明的另一方面，优选地，所述控制方法还包括对目标机械臂上所有在线的关节信息可视化。

27、本发明的另一方面，优选地，根据所述在线关节数量、在线关节信息和机械臂运动需求，配置关节运动的路径包括：

28、将所述在线关节数量、在线关节信息和机械臂运动需求输入轨迹规划算法，分别获取所述在线关节相应的运动轨迹，配置关节运动的路径。

29、本发明的另一方面，优选地，根据配置的关节运动的路径，控制目标机械臂运动包括：

30、根据所述配置的关节运动的路径，利用多关节位置同步算法，同步所述在线关节相应的运动轨迹的时间戳；

31、利用振动抑制算法，实时检测所述在线关节的运行状态，抑制关节抖动。

32、本发明的另一方面，优选地，一种机械臂运动控制系统，包括：

33、第一获取模块：获取机械臂运动需求，初始化目标机械臂；

34、查询模块：查询目标机械臂上所有在线的关节并进行回报；

35、第二获取模块：根据所述所有在线的关节的回报，获取所述目标机械臂的在线关节数量和相对应的在线关节信息；

36、配置模块：根据所述在线关节数量、在线关节信息和机械臂运动需求，配置关节运动的路径；

37、控制模块：根据配置的关节运动的路径，控制目标机械臂运动。

38、发明的另一方面，优选地，所述控制模块包括同步单元和振动抑制单元；

39、所述同步单元根据所述配置的关节运动的路径，利用多关节位置同步算法，同步所述在线关节相应的运动轨迹的时间戳；

40、所述振动抑制单元利用振动抑制算法，实时检测所述在线关节的运行状态，抑制关节抖动。

41、(三)有益效果

42、本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

43、本发明通过获取的在线关节数量、在线关节信息和机械臂运动需求，配置关节运动的路径，可以提高机械臂的灵活性，使其能够更好地适应各种复杂的工作环境；可以实现控制器的完全通用性，使得同一套控制器能够适应不同的设备或应用场景，减少了开发人员的工作量，提高了开发效率，同时也减少了测试和验证的工作量，从而降低了研发成本。

技术特征：

1.一种机械臂运动控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，所述查询目标机械臂上所有在线的关节包括：

3.根据权利要求1所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，所述在线关节信息包括：关节id信息、关节的型号信息、关节尺寸信息、限位信息、速度信息和加速度信息。

4.根据权利要求1所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，所述查询目标机械臂上所有在线的关节并进行回报的通信方式采用手拉手全双工的通信方式，形成通信环路。

5.根据权利要求4所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，所述机械臂包括n个关节，末端关节为第n个关节；所述通信环路包括：

6.根据权利要求1所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括对关节信息进行预先存储，根据预先存储的关节信息对关节进行管理；

7.根据权利要求1所述的机械臂运动控制方法，其特征在于根据所述在线关节数量、在线关节信息和机械臂运动需求，配置关节运动的路径包括：

8.根据权利要求7所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，根据配置的关节运动的路径，控制目标机械臂运动包括：

9.一种机械臂运动控制系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，所述控制模块包括同步单元和振动抑制单元；

技术总结本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机械臂运动控制方法及系统，包括：获取机械臂运动需求，初始化目标机械臂；查询目标机械臂上所有在线的关节并进行回报；根据所述所有在线的关节的回报，获取所述目标机械臂的在线关节数量和相对应的在线关节信息；根据所述在线关节数量、在线关节信息和机械臂运动需求，配置关节运动的路径；根据配置的关节运动的路径，控制目标机械臂运动。本发明可以提高机械臂的灵活性，使其能够更好地适应各种复杂的工作环境；可以实现控制器的完全通用性，使得同一套控制器能够适应不同的设备或应用场景，减少了开发人员的工作量，提高了开发效率，同时也减少了测试和验证的工作量，从而降低了研发成本。技术研发人员：张佳楠,陈淑东,董芹鹏受保护的技术使用者：睿尔曼智能科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5