[发明专利]机械臂控制方法、装置、设备、系统、存储介质及机械臂

权利要求书

1.一种机械臂控制方法，其特征在于，所述机械臂包括关节和关节臂，所述关节和/或所述关节臂上设置有电子皮肤模块，所述机械臂控制方法包括：

获取障碍物的接近程度，所述接近程度通过电子皮肤模块的监测数据计算得到；

将所述接近程度转化为斥力矩；

获取能够避让所述障碍物的导纳输出位置，所述导纳输出位置通过导纳控制模型对所述斥力矩进行计算得到；

将所述导纳输出位置发给各关节控制器；

其中，所述电子皮肤模块包括检测电路和电极，所述电极与所述检测电路电连接；

所述电极能够与接近的导体构成电容，并将用于表征所述电容或其变化量的电信号传输至所述检测电路；

所述检测电路用于将表征所述电容或其变化量的电信号转换为电容值或其变化量的电信号。

2.根据权利要求1所述的机械臂控制方法，其特征在于，所述将接近程度转化为斥力矩之前，还包括：

当所述接近程度超过阈值时，将所述接近程度转化为斥力矩。

3.根据权利要求1所述的机械臂控制方法，其特征在于，所述获取障碍物的接近程度包括：

计算每一个关节和对应关节臂上安装的电子皮肤模块所感应到的障碍物的接近程度，所述接近程度通过以下公式计算得到：

其中，所述d_nk为第n个关节上第k块电子皮肤模块感应到的障碍物距离，所述ε为所述电极与所述障碍物之间的介质的介电常数，所述S_nk为第n个关节上第k块电子皮肤模块的正对面积，所述C_nk为第n个关节上第k块电子皮肤模块感应到的电容，所述k为静电力常量。

4.根据权利要求1所述的机械臂控制方法，其特征在于，所述将接近程度转化为斥力矩包括：

根据接近程度计算每一块电子皮肤模块所感应到的虚拟力；

在每个关节上，根据力与力矩的关系计算该关节上由于虚拟力而产生的斥力矩，所述斥力矩通过以下公式计算得到：

其中，所述τ_i为障碍物接近机械臂时关节i所产生的斥力矩，jointMax是机器人的关节总数，每个关节的序号是从机器人的形态学下端往形态学上端标记，最底下的关节序号为1，往上为2、3、4……n，skinMax_n是机器人第n个关节上电子皮肤模块的总数量，f_nk为第n个关节上第k个电子皮肤模块检测到的接近程度所对应的虚拟力，l_i,nk为第n个关节上第k个电子皮肤模块到第i个关节的坐标原点的距离。

5.根据权利要求4所述的机械臂控制方法，其特征在于，

通过以下公式计算每一块电子皮肤模块所感应到的虚拟力：

其中，所述f_nk为第n个关节上第k块电子皮肤模块所感应到的虚拟力，所述d_max为所述电子皮肤模块能够感知到所述障碍物的最远距离，所述d_nk为第n个关节上第k块电子皮肤模块与所述障碍物的接近程度，所述f_min为当所述电子皮肤模块与所述障碍物的距离最大时所对应的最小虚拟力，所述f_max为设定的最大虚拟力。

6.根据权利要求4所述的机械臂控制方法，其特征在于，

通过以下公式计算每一块电子皮肤模块所感应到的虚拟力：

其中，所述f_nk为第n个关节上第k块电子皮肤模块所感应到的虚拟力，所述η为斥力场系数，且η＞0，所述d_nk为第n个关节上第k块电子皮肤模块与所述障碍物的接近程度，所述d_max为所述电子皮肤模块能够感知到所述障碍物的最远距离。