[发明专利]一种机械臂运动控制方法、系统、设备及可读存储介质

权利要求书

1.一种机械臂运动控制方法，其特征在于，所述机械臂运动控制方法包括：

为机械臂施加随机扰动和输入电压，以使所述机械臂基于所述随机扰动和所述输入电压产生运动；

采集所述机械臂在所述运动中产生的位姿数据；

根据所述位姿数据、所述随机扰动的扰动量和所述输入电压的电压值构建线性预测器；其中，所述根据所述位姿数据和所述随机扰动的扰动量构建线性预测器的表达形式包括：

其中，表示所述线性预测器的系数，/表示所述线性预测器在/时刻的预测值，表示所述机械臂在0时刻的状态，/表示所述机械臂在/时刻的输入电压，/表示所述机械臂在/时刻的扰动量，/表示一组Koopman本征函数，所述/；

根据所述线性预测器对所述机械臂进行MPC控制，包括：根据所述线性预测器设计Tube；利用基于所述Tube的MPC方法计算所述机械臂的控制序列；将所述控制序列作为所述机械臂的输入，以控制所述机械臂完成动作；其中，所述根据所述线性预测器设计Tube，包括：

对所述线性预测器进行变形，并施加状态约束、控制约束和终端约束；其中，将所述线性预测器变形为：，/，/表示伪逆符号，所述/变形为：/，所述的标称系统为：/；所述状态约束、控制约束和终端约束为：/，/，/，/为最小鲁棒正不变集，/为最优反馈定律的系数；

构建代价方程，所述代价方程为：；

求解所述代价方程，得到最优反馈定律使得所述代价方程最小化；

求解所述最小鲁棒正不变集；其中所述改写为，若扰动有界，且/，则最小鲁棒正不变集为：；

根据所述最小鲁棒正不变集和所述最优反馈定律生成Tube和所述Tube对应的策略；所述Tube和所述Tube对应的策略包括：和/。

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，在所述为机械臂施加随机扰动之前，所述机械臂运动控制方法还包括：

通过编程生成随机扰动。

3.根据权利要求2所述的机械臂运动控制方法，其特征在于，所述机械臂运动控制方法通过深度摄像头和六轴传感器采集所述位姿数据。

4.一种机械臂运动控制系统，其特征在于，所述机械臂运动控制系统包括：

扰动施加单元，用于为机械臂施加随机扰动和输入电压，以使所述机械臂基于所述随机扰动和所述输入电压产生运动；

数据采集单元，用于采集所述机械臂在所述运动中产生的位姿数据；

预测器构建单元，用于根据所述位姿数据、所述随机扰动的扰动量和所述输入电压的电压值构建线性预测器；其中，所述根据所述位姿数据和所述随机扰动的扰动量构建线性预测器的表达形式包括：

其中，表示所述线性预测器的系数，/表示所述线性预测器在/时刻的预测值，表示所述机械臂在0时刻的状态，/表示所述机械臂在/时刻的输入电压，/表示所述机械臂在/时刻的扰动量，/表示一组Koopman本征函数，所述/；

MPC控制单元，用于根据所述线性预测器对所述机械臂进行MPC控制，包括：根据所述线性预测器设计Tube；利用基于所述Tube的MPC方法计算所述机械臂的控制序列；将所述控制序列作为所述机械臂的输入，以控制所述机械臂完成动作；其中，所述根据所述线性预测器设计Tube，包括：

对所述线性预测器进行变形，并施加状态约束、控制约束和终端约束；其中，将所述线性预测器变形为：，/，/表示伪逆符号，所述/变形为：/，所述的标称系统为：/；所述状态约束、控制约束和终端约束为：/，/，/，/为最小鲁棒正不变集，/为最优反馈定律的系数；

构建代价方程，所述代价方程为：；

求解所述代价方程，得到最优反馈定律使得所述代价方程最小化；

求解所述最小鲁棒正不变集；其中所述改写为，若扰动有界，且/，则最小鲁棒正不变集为：；

根据所述最小鲁棒正不变集和所述最优反馈定律生成Tube和所述Tube对应的策略；所述Tube和所述Tube对应的策略包括：和/。

5.根据权利要求4所述的机械臂运动控制系统，其特征在于，所述机械臂运动控制系统还包括：扰动生成单元，所述扰动生成单元用于通过编程生成随机扰动。