(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210793675.0 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 兰州大学 地址 730000 甘肃省兰州市城关区天水南 路222号 申请人 深圳市腾讯计算机系统有限公司 (72)发明人 金龙　谢正泰　郑宇　刘佰阳　 刘梅　 (74)专利代理 机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 专利代理师 张同庆　陈岚 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 机械臂控制方法和装置、 计算设备及 存储介 质 (57)摘要 公开了一种机械臂控制方法和装置、 计算设 备、 计算机可读存储介质及计算机程序产品。 该 机械臂控制方法包括： 获取机械臂状态信息； 基 于所述机械臂 状态信息， 确定所述机械臂的关节 空间与操作空间之间的运动关系， 所述关节空间 包括多个关节， 且所述操作空间包括具备多个自 由度的末端执行器； 根据所述运动关系和预设目 标任务， 确定机械臂控制策略， 所述机械臂控制 策略包括基于加速度层的机械臂关节空间控制 策略； 以及， 利用所述机械臂控制策略控制所述 机械臂。 权利要求书3页 说明书18页 附图7页 CN 115383739 A 2022.11.25 CN 115383739 A 1.一种机 械臂控制方法， 包括： 获取机械臂状态信息； 基于所述机械臂状态信息， 确定所述机械臂 的关节空间与操作空间之间的运动关系， 所述关节空间包括多个关节， 且所述操作空间包括具 备多个自由度的末端执 行器； 根据所述运动关系和预设目标任务， 确定机械臂控制策略， 所述机械臂控制策略包括 基于加速度层的机 械臂关节空间控制策略； 利用所述机 械臂控制策略控制所述机 械臂。 2. 根据权利要求1所述的方法， 其中所述获取机 械臂状态信息包括： 获取所述机械臂的关节空间中的各关节的关节角速度和关节角加速度， 以及 获取所述机械臂的操作空间中的末端执行器速度和末端执行器加速度， 所述末端执行 器速度包括所述多个自由度中每个自由度方向上的速度分量， 所述末端 执行器加速度包括 所述多个自由度中每 个自由度方向上的加速度分量。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其中所述基于所述机械臂状态信息， 确定所述机械 臂的关节空间与操作空间之间的运动关系， 包括： 基于所述机 械臂状态信息， 确定与所述机 械臂对应的估计的雅克比矩阵， 根据所述估计的雅克比矩阵， 确定所述机械臂的关节空间与操作空间之间的运动关 系。 4.根据权利要求3所述的方法， 其中所述基于所述机械臂状态信 息， 确定与 所述机械臂 对应的估计的雅克比矩阵， 包括： 利用梯度下降法， 确定所述机械臂的关节角加速度、 所述机械臂的关节角速度、 末端执 行器速度与所述估计的雅克比矩阵之间的第一数量关系； 至少基于所述第一数量关系， 确定雅克比矩阵估计公式； 根据所述 雅克比矩阵估计公式， 确定所述估计的雅克比矩阵。 5.根据权利要求4所述的方法， 其中所述至少基于所述第 一数量关系， 确定雅克比矩阵 估计公式， 包括： 基于所述关节角加速度的时滞误差， 修正所述第 一数量关系以得到所述机械臂的关节 角加速度、 所述机械臂的关节角速度、 末端执行器速度与所述估计的雅克比矩阵之间的第 二数量关系； 根据所述第二数量关系， 确定雅克比矩阵估计公式。 6.根据权利要求1或2所述的方法， 其中所述根据所述运动关系和预设目标任务， 确定 机械臂控制策略， 所述机械臂控制策略包括基于加速度层的机械臂关节空间控制策略， 包 括： 构建基于所述机 械臂关节空间加速度层的性能优化目标； 根据所述 运动关系和预设目标任务， 确定所述机 械臂的控制约束条件； 根据所述 性能优化目标和所述控制约束条件， 构建所述机 械臂的控制优化方案； 基于所述控制优化方案， 确定所述机 械臂控制策略。 7. 根据权利要求6所述的方法， 其中所述构建基于所述机械臂关节 空间加速度层的性 能优化目标包括： 构建以机械臂的目标关节角加速度为自变量的目标函数， 其中所述目标函数涉及所述权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115383739 A 2目标关节角加速度的范 数， 以及 将所述性能优化目标构建为 最小化所述目标函数。 8.根据权利要求6所述的方法， 其中所述根据 所述运动关系和预设目标任务， 确定所述 机械臂的控制约束条件， 包括： 根据所述预设目标任务， 确定关于目标关节角加速度和目标关节角速度的范围的第 一 控制约束条件； 根据所述预设目标任务和所述 运动关系， 确定基于雅克比等式的第二控制约束条件。 9.根据权利要求8所述的方法， 其中所述根据 所述预设目标任务和所述运动关系， 确定 基于雅克比等式的第二控制约束条件， 包括： 获取所述机械臂的操作空间的状态信息； 基于所述目标任务和所述机械臂的操作空间的状态信 息， 确定所述操作空间的误差补 偿； 基于所述 误差补偿和所述 运动关系， 确定第二控制约束条件。 10.根据权利要求9所述的方法， 其中所述基于所述目标任务和所述机械臂的操作空间 的状态信息， 确定所述操作空间的误差补偿， 包括： 根据所述目标任务， 确定所述末端执 行器的目标速度和目标位置； 根据所述机 械臂的操作空间的状态信息， 确定所述末端执 行的当前速度和当前位置； 基于所述末端执 行器的目标速度和当前速度， 确定所述末端执 行器的速度补偿； 基于所述末端执 行器的目标位置和当前位置， 确定所述末端执 行器的位置补偿； 根据所述末端执行器的速度补偿和位置补偿中至少一个， 确定所述操作空间的误差补 偿。 11.根据权利要求10所述的方法， 其中所述根据所述性能优化目标和所述控制约束条 件， 构建所述机械臂的控制优化方案， 包括： 所述机械臂控制优化方案被构建为下述二次规 划问题： 其中， 公式 （1） 为性能优化目标， 公式 （2） ‑（4） 为控制约束条件， 其中， 为期望的 末端执行器位置， 为期望的末 端执行器速度， 为期望的末端执行器加速度， 为末端执行器位置， 为末端执行器速度， 为位置误差补偿， 为补偿系数， 为速度误差补偿， 为补偿系数， 为估计雅克比矩阵， 为 的时间导数， 为所述关节角速度， 为所述关节角加速度， 上标 表示转置操作， 和 分别 为所述关节角速度的下 限约束和上 限约束， 并且 和 分别为所述关节角加速度的下 限 约束和上限约束。 12.根据权利要求11所述的方法， 其中所述基于所述控制优化方案， 确定所述机械臂控权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115383739 A 3