(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 202210864724.5 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 陈立平　陈宇　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 孔娜 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 18/00(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂及其轨 迹控制方法与装置 (57)摘要 本发明属于工业机械臂轨迹跟踪相关技术 领域， 其公开了一种机械臂及其轨迹控制方法与 装置， 该方法包括以下步骤： (1)获取机械臂的轨 迹信息并转换到关节空间， 进而预设轨迹粗分节 点并通过机理模 型求解得到前馈力矩 值； 同时预 设轨迹细分节点并通过数据驱动模型求解得到 前馈力矩值； (2)采用蹑踪滤波器对得到的两种 前馈力矩值进行数据融合 以得到新的前馈力矩 值； (3)采用离散初始化工具对机械臂的轨迹信 息进行离散， 并将离散后的轨迹信息与新的前馈 力矩值的维度进行对齐， 以作为前馈补偿通道的 输入， 进而经由反馈控制器对输入进行处理以得 到控制信息， 并对机械臂进行轨迹控制。 本发明 提高了机械臂控制的实时性和轨 迹跟踪精度。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115179290 A 2022.10.14 CN 115179290 A 1.一种机 械臂的轨 迹控制方法， 其特点在于， 该 方法包括以下步骤： (1)获取机械臂的轨迹信息并转换到关节空间， 进而预设轨迹粗分节点并通过机理模 型求解得到前馈力矩值； 同时预设轨迹细分节点并通过数据驱动模型求解得到前馈力矩 值； (2)采用蹑踪滤波器对得到的两种前馈力矩值进行 数据融合以得到新的前馈力矩值； (3)采用离散初始化工具对机械臂的轨迹信息进行离散， 并将离散后的轨迹信息与新 的前馈力矩值的维度进行对齐， 以作为前馈补偿通道的输入， 进而经 由反馈控制器对输入 进行处理以得到控制信息， 并将该控制信息 输出给机械臂以对机 械臂进行轨 迹控制。 2.如权利要求1所述的机械臂的轨迹控制方法， 其特点在于： 步骤(3)中， 将得到的前馈 力矩值转换为电机电流值， 与轨迹信息一同作为前馈通道的输入， 同时实时监控机械臂末 端执行器的位置信息与各关节的电流信息， 并将得到的位置信息与电流信息与预设信息的 偏差作为反馈通道的输入。 3.如权利要求1所述的机械臂的轨迹控制方法， 其特点在于： 通过机理模型求解得到前 馈力矩值包括以下子步骤： (1)通过假设模态法获取 连杆的振型函数hj(x)； (2)通过雅可比矩阵获取空间机 械臂各个连 杆的速度与位移； (3)求解空间机 械臂的动能和势能； (4)通过拉格朗日法建立空间机 械臂的柔 性动力学模型： 进而求解出对应任务轨 迹下的前馈力矩值。 4.如权利要求1所述的机械臂的轨迹控制方法， 其特点在于： 通过数据驱动模型求解得 到前馈力矩值主 要包括以下子步骤： (1)通过实验获取包 含轨迹信息与其对应的力矩值的数据集； (2)选用支持向量机或者神经网络方法对得到的数据集进行深度学习获取参数权重w 与偏置b； (3)由训练好的网络模型构建函数τ＝f(q,q ′,q″,w,b)， 求解出对应任务轨迹下的前馈 力矩值。 5.如权利要求1所述的机械臂的轨迹控制方法， 其特点在于： 将机理模型与 数据驱动模 型得到预测值的概率分布进行融合， 以机理模型 的预测值提供状态初值， 不断对数据驱动 模型的预测值进行蹑踪， 得到最优的概 率分布， 进 而得到前馈补偿力矩值。 6.如权利要求5所述的机械臂的轨迹控制方法， 其特点在于： 机理模型获取的概率分布 为 其中 根据机理模型与测量真实值的偏差确定； 数据驱动模型获取的概 率分布为 其中 根据传感器误差决定， 确定最优权重 K随着循 环进行同步更新； 将得到的概率相乘以得到新的概率， 继而完成数据融合以得到新的前馈 力矩值； 其中， 新 概率分布为： 7.一种机械臂的轨迹控制装置， 其特点在于： 所述轨迹控制装置包括可读存储介质及权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115179290 A 2处理器， 所示可读存储介质存储有计算机程序； 所述处理器用于读取并执行所述可读存储 介质存储的计算机程序， 以使所述处理器执行权利要求1 ‑6任一项所述的机械臂的轨迹控 制方法。 8.一种机械臂的轨迹控制装置， 其特点在于： 所述轨迹控制装置包括数据融合模块和 控制补偿模块； 其中， 数据融合模块用于获取机械臂的轨迹信 息并转换到关节 空间， 进而预设轨迹粗分节点 并通过机理模型求解得到前馈力矩值； 同时预设轨迹细分节点并通过数据驱动模型求解得 到前馈力矩值； 还采用蹑踪滤波器对得到的两种前馈力矩值进行数据融合以得到新的前馈 力矩值； 所述控制补偿模块用于采用离散初始化工具对机械臂的轨迹信 息进行离散， 并将离散 后的轨迹信息与来自所述数据融合模块的新的前馈力矩值的维度进行对齐， 以作为前馈补 偿通道的输入， 进而经 由反馈控制 器对输入进行处理以得到控制信息， 并将该控制信息输 出给机械臂以对机 械臂进行轨 迹控制。 9.一种机械臂， 其特点在于： 所述机械臂采用权利要求1 ‑6任一项所述的机械臂的轨迹 控制方法对机 械臂进行轨 迹控制。 10.一种机械臂， 其特点在于： 所述机械臂包括权利要求7 ‑8任一项所述的机械臂 的轨 迹控制装置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115179290 A 3