(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 202210631340.9 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 宋锐　于浩川　王艳红　刘义祥　 付天宇　郑玉坤　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫伟姣 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种移动作业机械臂末端施力控制方法及 系统 (57)摘要 本发明属于机器人控制技术领域， 提供了一 种移动作业机械臂末端施力控制方法及系统， 本 发明中将移动作业机械臂的总期望运动轨迹分 解为移动底盘期望运动轨迹和机械臂期望运动 轨迹， 通过对期望运动与运动轨迹参数库中预设 工作空间的对比来判断是否将期望运动转移到 移动底盘上进行控制， 考虑了移动底盘和机械臂 的交互条件； 同时， 在完成械臂末端执行器期望 运动的第一控制目标前提下， 先通过笛卡尔空间 控制调整机械臂末端执行器位置， 再通过零空间 控制机械臂的方向， 改善了机械臂的方向可操作 性， 完成升机械臂施力 能力的第二控制目标， 提 高了机械臂末端的施力能力， 以及提高了机械臂 末端的跟踪精度。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114800527 A 2022.07.29 CN 114800527 A 1.一种移动作业机 械臂末端施力控制方法， 其特 征在于， 包括： 将移动作业机 械臂的总期望运动分解 为移动底盘期望运动和机 械臂期望运动； 获取机械臂的构型， 从预存的运动参数库中获取与所述构型对应的运动 参数和工作空 间； 若机械臂期望运动超出运动参数或工作空间， 则将总期望运动转移到移动底盘上， 完 成控制机 械臂末端执 行器期望运动的第一控制目标； 在完成械臂末端执行器期望运动的第 一控制目标前提下， 先通过笛卡尔空间控制调整 机械臂末端执行器的位置， 再通过零空间控制 机械臂的方向， 完成控制 机械臂末端执行器 期望施力能力的第二控制目标。 2.如权利要求1所述的一种移动作业机械臂末端施力控制方法， 其特征在于， 通过加权 矩阵将移动作业机械臂的总期 望运动进行分解； 移动作业机械臂的总期望运动为移动机械 臂系统速度， 包括机 械臂关节速度和移动底盘笛卡尔速度。 3.如权利要求1所述的一种移动作业机械臂末端施力控制方法， 其特征在于， 械臂末端 执行器期望运动的第一控制目标为期望的械臂末端执 行器的速度。 4.如权利要求1所述的一种移动作业机械臂末端施力控制方法， 其特征在于， 当期望的 工作空间或期望 速度要求超过机 械臂的限制时， 启动移动底盘。 5.如权利要求4所述的一种移动作业机械臂末端施力控制方法， 其特征在于， 当机械臂 在允许的速度范围内时， 不将运动传递给移动底盘， 当机械臂超过速度极限时， 将分解部分 的机械臂期望运动轨 迹传递给移动底盘， 移动底盘 独自承担期望运动要求。 6.如权利要求1所述的一种移动作业机械臂末端施力控制方法， 其特征在于， 获取与 所 述构型对应的运动参数和工作空间后， 在笛卡尔空间和零空间中增强机械臂的方向可操作 性； 增强机械臂的方向可操作性时， 最大化机械臂与奇异 点的距离， 机械臂使用最小的关节 速度生成期望的机 械臂末端执 行器速度； 获取机械臂的构型为增强方向可操作性后的构型。 7.如权利要求6所述的一种移动作业机械臂末端施力控制方法， 其特征在于， 当最小奇 异值小于设定的阈值时， 加权伪逆方法转 化为阻尼最小二乘方法。 8.一种移动作业机 械臂末端施力控制系统， 其特 征在于， 包括： 期望分解模块， 被配置为： 将移动作业机械臂 的总期望运动分解为移动底盘期望运动 和机械臂期望运动； 工作空间确定模块， 被配置为： 获取机械臂的构型， 从预存的运动参数库中获取与所述 构型对应的运动参数和工作空间； 第一控制目标控制模块， 被配置为： 若机械臂期望运动超出运动参数或工作空间， 则将 总期望运动转移到移动底盘上， 完成控制机 械臂末端执 行器期望运动的第一控制目标； 第二控制目标控制模块， 被配置为： 在完成械臂末端执行器期望运动的第一控制目标 前提下， 先通过笛卡尔空间控制调整机械臂末端执行器的位置， 再通过零空间控制 机械臂 的方向， 完成控制机 械臂末端执 行器期望施力能力的第二控制目标。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上 运行的计算机程序， 所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1 ‑7任一项所述的移动 作业机械臂末端施力控制方法中的步骤。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114800527 A 210.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 其上存储有计算机程序， 该程序被处理器 执行时实现了如权利要求1 ‑7任一项所述的移动作业机 械臂末端施力控制方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114800527 A 3