[发明专利]一种拼装机机械臂控制方法、装置及设备

说明书

本申请公开了一种拼装机机械臂控制方法，该拼装机机械臂控制方法对拼装机机械臂的大角度旋转关节的运动空间进行了区域划分，并设立了各区域的迭代初值，由此，当迭代运算出现不收敛时，用其它区域的迭代初值替换当前迭代初值继续进行迭代运算，使得逆运动学计算能够正确收敛，有效提高了逆运动学求解的可靠性，同时保证了运算的实时性；进一步，在迭代之后即可获得大角度旋转关节的角度，完成对大角度旋转关节的逆运动学求解，从而实现对拼装机机械臂的有效控制，提高拼装机的作业效率。本申请还公开了一种拼装机机械臂控制装置以及设备，均具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及机器人运动学领域，特别涉及一种拼装机机械臂控制方法，还涉及一种拼装机机械臂控制装置以及包括该拼装机机械臂控制装置的拼装机设备。

背景技术

在盾构工程施工过程中，管片拼装机是盾构机的重要部件，其主要功能是将预制管片衬砌到隧洞内表面，防止隧洞坍塌。拼装机的智能化研究可提高管片拼装工作的效率及安全性，对拼装机进行运动学建模是实现智能化的有力手段。

机器人运动学分为正运动学和逆运动学，正运动学一般采用齐次坐标变换法，逆运动学有两种方法可供选用，即解析法和数值解法。其中，解析法受限于机器人构型，求解过程复杂，不具备通用性，应用时并不方便。数值解法常用的是牛顿迭代法，其具有较好的局部快速收敛性，能以较少的迭代次数求得所需精度的解。但是，由于拼装机的机械臂上存在可360°旋转的关节，当需要该关节大角度旋转才能达到目标位姿时，基于牛顿迭代的逆运动学算法会出现不收敛或收敛于完全超出可实现范围的解的情况，由此，将严重影响逆运动学求解的可靠性，从而难以对大角度旋转关节进行有效控制。

因此，如何更高性能的实现对拼装机机械臂大角度旋转关节的逆运动学求解，以进一步对拼装机机械臂进行有效控制，提高拼装机的作业效率是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种拼装机机械臂控制方法，该拼装机机械臂控制方法可更高性能的实现对拼装机机械臂大角度旋转关节的逆运动学求解，以进一步对拼装机机械臂进行有效控制，提高了作业效率；本申请的另一目的是提供一种拼装机机械臂控制装置以及设备，也具有上述有益效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种拼装机机械臂控制方法，所述拼装机机械臂控制方法包括：

当接收到控制指令时，将获取的拼装机机械臂中各关节的初始关节角作为迭代关节角发送至预设模型；

通过所述预设模型对各所述迭代关节角进行处理，获得当前位姿；

调取目标位姿，根据所述当前位姿和所述目标位姿计算获得微分运动矢量，并根据所述微分运动矢量计算各所述关节的微分变量；

判断各所述微分变量是否满足预设迭代精度；

若所述微分变量不满足所述预设迭代精度，判断所述微分运动矢量是否低于历史微分运动矢量；

若低于所述历史微分运动矢量，则将各所述微分变量叠加至对应的迭代关节角，获得各更新后迭代关节角；

若不低于所述历史微分运动矢量，则将目标关节的迭代关节角替换为预设迭代关节角，将其他各关节的迭代关节角替换为所述初始关节角，获得各更新后迭代关节角；其中，所述目标关节为旋转角度超出迭代收敛极限角度的关节，所述预设迭代关节角通过按预设数目均分所述目标关节的最大旋转角度获得；

将所述更新后迭代关节角作为迭代关节角，并返回所述通过所述预设模型对各所述迭代关节角进行处理，获得当前位姿的步骤进行迭代处理，直至各所述微分变量满足所述预设迭代精度，获得各目标关节角；

根据各所述目标关节角控制对应关节运动。

优选的，所述预设模型通过D-H参数法对所述拼装机机械臂进行正运动学建模获得。