[发明专利]一种基于数据驱动的冗余度机械臂视觉伺服控制方法与装置

权利要求书

1.一种基于数据驱动的冗余度机械臂视觉伺服控制方法，其特征在于，根据模型未知的冗余度机械臂的速度信息和关节速度信息对机械臂末端执行器进行模拟并获取模型结构信息；

所述机械臂末端执行器模拟方法包括：

获取所述模型未知的机械臂的速度信息和关节速度信息；

通过雅可比矩阵迭代等式对机械臂末端执行器进行模拟并获取模型结构信息；

所述雅可比矩阵迭代等式为：

其中，为机械臂的虚拟雅可比矩阵；为的时间导数；为冗余度机械臂末端执行器的速度；为冗余度机械臂的关节速度；μ＞0为控制算法收敛速度的设计参数；上标T为向量或者矩阵的转置；

所述冗余度机械臂的末端执行器上安装有一个微型摄像机，该微型摄像机会随着末端执行器运动实时传输图像信息；

根据所述虚拟雅可比矩阵，利用二次型优化和标准二次规划方法确定冗余度机械臂的控制信号，具体包括：

设置最优化性能指标为关节速度范数，通过期望像素坐标、虚拟机械臂雅可比矩阵、图像雅可比矩阵、关节角度极限和关节速度极限确定二次型优化方案；所述二次型优化方案为：设计的最小化性能指标为关节速度范数，受约束于雅可比等式、期望像素坐标、关节角度极限、关节速度极限，即为最小化受约束于雅可比等式期望像素坐标x＝xd，关节角度极限θ^-≤θ≤θ⁺，关节速度极限其中，表示特征点的像素坐标速度，J_i表示图像雅可比矩阵，x表示特征点的像素坐标，x_d表示期望的像素坐标，θ表示冗余度机械臂的关节角度，θ^±表示冗余度机械臂关节角度的上下限，表示冗余度机械臂关节速度的上下限；

将所述二次型优化方案转换为标准二次规划，设计其性能指标为最小化受约束于x＝x_d，其中，ω^±表示合成双端约束的上下极限，它们的第i个元素分别被定义为i表示关节序号，i＝1，2，3…n，正常数k_α用来调节和保证关节速度的可行域；

对所述标准二次规划用二次规划求解器进行求解，得到求解结果；

根据所述求解结果确定所述冗余度机械臂的控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的冗余度机械臂视觉伺服控制方法，其特征在于，可将所述二次规划求解器求解结果转化为电机驱动所需要的控制信号，驱动各关节电机使冗余度机械臂追踪期望像素坐标。