CN117901113A - 残余振动控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种残余振动控制方法、装置、设备及存储介质。获取机器人当前时刻的轨迹类型；若当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；通过输入整形器对第一运动率规划值和第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定机器人当前时刻的位姿，第一笛卡尔位姿基于第一角度整形值确定，第二笛卡尔位姿基于第一运动率整形值确定；根据当前时刻的位姿，确定机器人当前时刻的速度和加速度，以控制机器人的残余振动。有效的提高了残余振动控制精度和实用性。

Description

残余振动控制方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种残余振动控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在机器人运动时，其启停阶段会有明显的残余振动，这种残余振动对机器人的运动精度和控制性能有很大影响。当前常用的机器人残余振动控制方法多为离线振动控制方法，或者基于路径的输入整形方法。

但是当前的残余振动控制方法普遍存在残余振动控制精度低和无法实现跨空间融合路径的整形，导致实用性低的问题。

发明内容

本发明提供了一种残余振动控制方法、装置、设备及存储介质，以解决当前的残余振动控制方法普遍存在残余振动控制精度低和无法实现跨空间融合路径的整形，导致实用性低的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种残余振动控制方法，包括：

获取机器人当前时刻的轨迹类型；

若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；

通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；

基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定；

根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。

根据本发明的另一方面，提供了一种残余振动控制装置，包括：

类型获取模块，用于获取机器人当前时刻的轨迹类型；

数据确定模块，用于若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；

整形值确定模块，用于通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；

位姿确定模块，用于基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定；

速度确定模块，用于根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。

根据本发明的另一方面，提供了一种残余振动控制设备，所述残余振动控制设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的残余振动控制方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的残余振动控制方法。

本发明实施例提供的技术方案，获取机器人当前时刻的轨迹类型；若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定；根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。通过上述技术方案，如果当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，其中，第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型，在计算得到第一运动轨迹类型的第一运动率规划值和第一关节角度后，利用输入整形器对第一运动率规划值和第一关节角度进行整形，基于整形结果确定第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，有效的避免了轨迹变形的问题，提高了位姿确定的精度，进而通过第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿实现了轨迹的跨空间融合，有效的提高了残余振动控制精度和实用性，解决了当前的残余振动控制方法普遍存在残余振动控制精度低和无法实现跨空间融合路径的整形，导致实用性低的问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种残余振动控制方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种残余振动控制方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的一种残余振动控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种残余振动控制设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种残余振动控制方法的流程图，本实施例可适用于对机器人残余振动进行控制的情况，该方法可以由残余振动控制装置来执行，该残余振动控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该残余振动控制装置可配置于残余振动控制设备中。如图1所示，该方法包括：

S110、获取机器人当前时刻的轨迹类型。

在本实施例中，机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。机器人能够通过编程或自动控制来执行诸如作业或移动等任务。轨迹类型可以包括关节运动轨迹类型、关节转关节融合运动轨迹类型、笛卡尔运动轨迹类型、关节转笛卡尔融合运动轨迹类型、笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和笛卡尔转笛卡尔融合运动轨迹类型。其中，关节运动轨迹类型可以理解为基于关节空间规划的轨迹类型。笛卡尔运动轨迹类型可以理解为基于笛卡尔空间规划的轨迹类型。笛卡尔转关节融合运动轨迹类型可以理解为由笛卡尔运动轨迹类型过渡到关节运动轨迹类型的中间轨迹类型。关节转笛卡尔融合运动轨迹类型可以理解为由关节运动轨迹类型过渡到笛卡尔轨迹类型的中间轨迹类型。关节转关节融合运动轨迹类型可以理解为由关节运动轨迹类型过渡到关节运动轨迹类型的中间轨迹类型。笛卡尔转笛卡尔融合运动轨迹类型可以理解为由笛卡尔运动轨迹类型过渡到笛卡尔运动轨迹类型的中间轨迹类型。

具体的，在工业生产中，机器人往往需要快速运动和精准定位，但由于机器人本身存在着谐波减速器、皮带等柔性结构，其末端会在运动结束后出现剧烈残余振动，严重影响了生产效率和定位精度，因此需要对残余振动进行抑制。首先获取机器人当前时刻的轨迹类型，以针对不同的轨迹类型进行精准控制。本技术方案在机器人运动过程中可以实时采集机器人的轨迹类型，以实现实时在线抑制机器人轨迹的残余振动。

本实施例不限定获取轨迹类型的方式，可以是直接输入的，也可以是根据机器人的相关数据计算出来的。

S120、若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型。

在本实施例中，第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型。第一运动率规划值包括利用轨迹规划算法根据一定的运动约束计算出的机器人位姿，一般表示为一维标量。第一关节角度包括利用轨迹规划算法计算出的机器人的预设数量(如六个)的关节对应的关节角度。

具体的，考虑到笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型涉及到跨笛卡尔空间和关节空间的轨迹融合，因此如果确定当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，即当前时刻的轨迹类型为笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型时，则需要进一步计算第一运动轨迹类型对应的第一运动率规划值和第一关节角度。其中，第一关节角度可以通过轨迹规划算法和运动学逆解算法计算得到。本实施例不限定计算第一运动率规划值和第一关节角度的方式。

S130、通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值。

在本实施例中，输入整形器包括提前设计好的整形器，该整形器的时域表达式如下：

其中，A_i和t_i分别是整形脉冲序列的幅值及其对应的时滞，由机器人振动频率和阻尼计算得到，n是输入整形器的脉冲个数。σ表示输入整形器取值函数。i表示脉冲序号。c(t)表示最终的整形值。

具体的，得到第一运动率整形值和第一角度整形值后，可以直接通过输入整形器对第一运动率规划值和第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值。而当前的一些技术是在计算得到机器人当前时刻的位姿后，利用输入整形器对位姿进行整形，这样往往存在轨迹变形的问题，因此本发明实施例能够有效的避免这种情况，并为精准确定机器人的位姿奠定基础。

S140、基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定。

在本实施例中，第一笛卡尔位姿是基于第一角度整形值，通过运动学正解算法计算得到的，可表示为P₁。第二笛卡尔位姿是基于第一运动率整形值，利用轨迹规划算法计算得到的，可表示为P₂。当前时刻的位姿指的是当前时刻机器人的在指定空间坐标系下的位置与姿态。

具体的，在通过输入整形器得到第一运动率整形值和第一角度整形值后，考虑到关节空间和笛卡尔空间对应的运动率速度一般是不同步，可能会导致速度跳变，因此需要基于第一角度整形值计算出第一笛卡尔位姿，并基于第一运动率整形值计算出第二笛卡尔位姿，再通过将第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿进行合理的融合计算来确定机器人当前时刻的位姿，当前时刻的位姿可表示为P_-res，以此实现关节空间和笛卡尔空间的平滑过渡。值得注意的是，本实施例不限定第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿的融合计算方式。

S150、根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。

具体的，将当前时刻的位姿和上一时刻的位姿进行差分运算，可以得到当前时刻的速度，进而将当前时刻的速度和上一时刻的速度进行差分运算，可以得到当前时刻的加速度，进而利用当前时刻的速度和加速度控制机器人的残余振动。

本发明实施例一提供的技术方案，获取机器人当前时刻的轨迹类型；若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定；根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。通过上述技术方案，得到第一运动轨迹类型的第一运动率规划值和第一关节角度后，利用输入整形器对第一运动率规划值和第一关节角度进行整形，基于整形结果确定第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，有效的避免了轨迹变形的问题，提高了位姿确定的精度，进而通过第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿实现了轨迹的跨空间融合，有效的提高了残余振动控制精度和实用性，解决了当前的残余振动控制方法普遍存在残余振动控制精度低和无法实现跨空间融合路径的整形，导致实用性低的问题。

在一些实施例中，所述若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值，包括：若所述当前时刻的轨迹类型为关节转笛卡尔融合运动轨迹类型，则将第一运动率指令值作为第一运动率规划值，其中，所述第一运动率指令值通过轨迹规划算法确定；若所述当前时刻的轨迹类型为笛卡尔转关节融合运动轨迹类型，则将上一段笛卡尔运动轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值与所述当前时刻的轨迹类型对应的第二运动率指令值相加，得到第一运动率规划值，其中，所述第二运动率指令值通过所述轨迹规划算法确定。

具体的，如果当前时刻的轨迹类型为关节转笛卡尔融合运动轨迹类型，则可以直接通过轨迹规划算法计算得到第一运动率指令值，进而将第一运动率指令值作为第一运动率规划值。

如果当前时刻的轨迹类型为笛卡尔转关节融合运动轨迹类型，则通过轨迹规划算法计算出当前时刻的轨迹类型对应的第二运动率指令值，进而将上一段笛卡尔运动轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值与当前时刻的轨迹类型对应的第二运动率指令值相加，得到第一运动率规划值。

示例性的，笛卡尔转关节融合运动轨迹类型的上一段轨迹类型为笛卡尔运动轨迹类型，该笛卡尔运动轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值为100，为了保证输入整形器的连续，在计算笛卡尔转关节融合运动轨迹类型对应的第一运动率规划值时，应该将上一段笛卡尔运动轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值100与当前时刻的笛卡尔转关节融合运动轨迹类型对应的第二运动率指令值相加，得到第一运动率规划值后，再利用输入整形器进行整形。

通过上述方式，针对不同的第一运动轨迹类型，采用不同的方式的计算第一运动率规划值，有效的提高了第一运动率规划值确定的准确性，为进一步提升位姿确定的准确性，奠定基础。

在一些实施例中，残余振动控制方法还包括：若所述当前时刻的轨迹类型为第二运动轨迹类型，则将上一段笛卡尔运动类型结束时刻对应的运动率规划值与所述第二运动轨迹类型对应的第三运动率指令值相加，得到第二运动率规划值，其中，所述第二运动轨迹类型包括笛卡尔转笛卡尔融合运动轨迹类型，所述第三运动率指令值通过轨迹规划算法确定；通过所述输入整形器对所述第二运动率规划值进行整形，得到第二运动率整形值；基于第三笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第三笛卡尔位姿基于所述第二运动率整形值确定。

具体的，如果当前时刻的轨迹类型为第二运动轨迹类型，即笛卡尔转笛卡尔融合运动轨迹类型，可知上一段的轨迹类型是笛卡尔运动轨迹类型，首先利用轨迹规划算法计算出当前时刻第二运动轨迹类型对应的第三运动率指令值，再与上一段笛卡尔运动类型结束时刻对应的运动率规划值相加，得到当前时刻的轨迹类型对应的第二运动率规划值。进而再通过输入整形器对第二运动率规划值，得到第二运动率整形值。然后再通过规划轨迹算法基于第二运动率整形值确定第三笛卡尔位姿，进而将第三笛卡尔位姿作为机器人当前时刻的位姿。通过上述技术方案，针对不同的轨迹类型确定机器人位姿，有效的提升位姿确定的准确性。

在一些实施例中，残余振动控制方法还包括：若所述当前时刻的轨迹类型为第三运动轨迹类型，则在上一段轨迹类型为所述第一运动轨迹类型或所述第二运动轨迹类型时，将上一段轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值与所述第三运动轨迹类型对应的第四运动率指令值相加，得到第三运动率规划值，其中，所述第三运动轨迹类型包括笛卡尔运动轨迹类型，所述第四运动率指令值通过轨迹规划算法确定；通过所述输入整形器对所述第三运动率规划值进行整形，得到第三运动率整形值；基于第四笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第四笛卡尔位姿基于所述第三运动率整形值确定。

具体的，如果当前时刻的轨迹类型为第三运动轨迹类型，即笛卡尔运动轨迹类型，则需要考虑上一段轨迹类型对当前时刻的轨迹类型的影响，如果上一段轨迹类型为第一运动轨迹类型或第二运动轨迹类型，则需要将上一段轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值和通过轨迹规划算法计算出来的第四运动率指令值相加，得到第三运动率规划值，进而通过所述输入整形器对第三运动率规划值进行整形，得到第三运动率整形值，并通过轨迹规划算法基于第三运动率整形值确定第四笛卡尔位姿，进而将第四笛卡尔位姿作为机器人当前时刻的位姿。通过上述技术方案，针对不同的轨迹类型确定机器人位姿，有效的提升位姿确定的准确性。

可选的，如果上一段轨迹类型不是第一运动轨迹类型，也不是第二运动轨迹类型，则可以直接将通过轨迹规划算法计算出来的第四运动率指令值作为第三运动率规划值。

在一些实施例中，残余振动控制方法还包括：若所述当前时刻的轨迹类型为第四运动轨迹类型，则通过所述输入整形器对第二关节角度进行整形，得到第二角度整形值，其中，所述第四运动轨迹类型包括关节运动轨迹类型和关节转关节融合运动轨迹类型，所述第二关节角度通过轨迹规划算法确定；基于第五笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第五笛卡尔位姿基于所述第二角度整形值确定。

具体的，如果当前时刻的轨迹类型为第四运动轨迹类型，即关节运动轨迹类型和关节转关节融合运动轨迹类型，此时通过轨迹规划算法计算出第二关节角度后，再利用输入整形器对第二关节角度进行整形，可以得到第二角度整形值，基于第二角度整形值通过运动学正解算法可以计算得到第五笛卡尔位姿，进而可以直接将第五笛卡尔位姿作为机器人当前时刻的位姿。通过上述技术方案，针对不同的轨迹类型确定机器人位姿，有效的提升位姿确定的准确性。

在一些实施例中，所述输入整形器包括关节整形器和运动率整形器，所述关节整形器用于对关节角度进行整形，所述运动率整形器用于对运动率规划值进行整形。

具体的，为了有效的提高输入整形器的整形效率，本实施例使用相同的参数设计了两套输入整形器，包括关节整形器和运动率整形器，其中，关节整形器用于对关节角度进行整形，运动率整形器可用于对运动率规划值进行整形。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种残余振动控制方法的流程图，本实施例在上述各可选实施例基础上进行优化和扩展，本实施例展开说明了如何基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿。如图2所示，该方法包括：

S210、获取机器人当前时刻的轨迹类型。

S220、若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型。

S230、通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值。

S240、利用五次多项式规划算法确定第一过渡参数和第二过渡参数。

在本实施例中，五次多项式规划算法是一种平滑轨迹规划方法，可以在运动过程中使得机器人的加速度和曲率连续变化，以达到平滑、稳定控制的效果。第一过渡参数和第二过渡参数的取值范围均为[0,1]。

具体的，考虑到在进行关节空间和笛卡尔空间的运动率速度是不同步的，可能会导致速度跳变的情况的出现，因此在本实施例引入过渡因子，即通过利用五次多项式规划算法确定第一过渡参数和第二过渡参数，以实现关节空间和笛卡尔控件的平滑过渡。

S250、计算所述第一过渡参数与所述第一笛卡尔位姿的第一乘积，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定。

具体的，通过运动学正解算法基于第一角度整形值J_1-res计算得到第一笛卡尔位姿P₁，进而通过下述公式计算得到第一乘积：

T₁＝K₁*P₁

其中，T₁表示第一乘积，K₁表示第一过渡参数。

S260、计算所述第二过渡参数与所述第二笛卡尔位姿的第二乘积，其中，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定。

具体的，通过轨迹规划算法基于第一运动率整形值U_1-res计算得到第二笛卡尔位姿P₂，进而通过下述公式计算得到第二乘积：

T₂＝K₂*P₂

其中，T₂表示第二乘积，K₂表示第二过渡参数。

S270、将所述第一乘积与第二乘积的和，确定为当前时刻的位姿。

具体的，可以通过下述方式确定当前时刻的位姿：

P_-res＝T₁+T₂

S280、根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。

本发明实施例二提供的技术方案，在确定当前时刻的位姿时，通过五次多项式规划算法引入第一过渡参数和第二过渡参数，并计算第一过渡参数与第一笛卡尔位姿的第一乘积，以及第二过渡参数与第二笛卡尔位姿的第二乘积，再将第一乘积与第二乘积的和，确定为当前时刻的位姿，实现了关节空间和笛卡尔空间的平滑过渡，有效的提升了位姿确定的准确性。

示例性的，假设有连续有三段轨迹，依次为笛卡尔直线轨迹，笛卡尔-笛卡尔融合轨迹，笛卡尔直线轨迹。三段轨迹单独进行轨迹规划，运动率指令值都是0-100。在本方案中，第一段轨迹笛卡尔直线轨迹会正常规划，把运动率指令值0-100作为运动率规划值直接送到整形器中；笛卡尔-笛卡尔融合轨迹，正常轨迹规划的运动率指令值是0-100，为了整形器的连续，会将第二段轨迹的轨迹规划结果的运动率指令值全部加上100，从而第二段轨迹最终送到输入整形器的为运动率规划值100-200；第三段轨迹笛卡尔直线轨迹，正常轨迹规划的运动率指令值是0-100，因为上一条轨迹是融合运动(上一条轨迹结束时的运动率规划值是200)，所以第三段轨迹的轨迹规划结果的运动率指令值全部加上200，则送到整形器中的为运动率规划值200-300。

示例性的，假设有连续有三段轨迹，依次为笛卡尔直线轨迹，笛卡尔直线轨迹，笛卡尔直线轨迹，三段轨迹单独进行轨迹规划，运动率指令值都是0-100，因为没有融合运动，所以三段轨迹的运动率指令值不需要处理，可以直接作为运动率规划值送到输入整形器。

示例性的，假设有连续有三段轨迹，依次为笛卡尔直线轨迹，笛卡尔-关节融合轨迹，关节轨迹。笛卡尔直线轨迹和笛卡尔-关节融合轨迹单独进行轨迹规划的运动率指令值都是0-100。第一段轨迹正常执行，将运动率指令值是0-100作为运动率规划值送入到输入整形器中；第二段轨迹正常轨迹规划的运动率指令值是0-100，为了保证整形器的连续，会将笛卡尔-关节融合轨迹的运动率指令值全部加上100，从而第二段轨迹送到整形器的值变为应该为运动率规划值100-200，这个值整形后得到第二笛卡尔位姿P₂，根据原始规划可以正解得到第一关节角度，第一关节角度整形后再进行运动学正解得到第一笛卡尔位姿P₁，使用五次多项式规划算法在P₁和P₂之间过渡；第三条轨迹直接对关节角度进行整形。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种残余振动控制装置的结构示意图。

如图3所示，该装置包括：

类型获取模块31，用于获取机器人当前时刻的轨迹类型；

数据确定模块32，用于若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；

整形值确定模块33，用于通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；

位姿确定模块34，用于基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定；

速度确定模块35，用于根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。

本发明实施例三提供的技术方案，有效的提高了残余振动控制精度和实用性，解决了当前的残余振动控制方法普遍存在残余振动控制精度低和无法实现跨空间融合路径的整形，导致实用性低的问题。

可选的，数据确定模块32包括：

第一确定单元，用于若所述当前时刻的轨迹类型为关节转笛卡尔融合运动轨迹类型，则将第一运动率指令值作为第一运动率规划值，其中，所述第一运动率指令值通过轨迹规划算法确定；

第二确定单元，用于若所述当前时刻的轨迹类型为笛卡尔转关节融合运动轨迹类型，则将上一段笛卡尔运动轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值与所述当前时刻的轨迹类型对应的第二运动率指令值相加，得到第一运动率规划值，其中，所述第二运动率指令值通过所述轨迹规划算法确定。

可选的，位姿确定模块34包括：

参数确定单元，用于利用五次多项式规划算法确定第一过渡参数和第二过渡参数；

第一乘积计算单元，用于计算所述第一过渡参数与所述第一笛卡尔位姿的第一乘积；

第二乘积计算单元，用于计算所述第二过渡参数与所述第二笛卡尔位姿的第二乘积；

位姿确定单元，用于将所述第一乘积与第二乘积的和，确定为当前时刻的位姿。

可选的，残余振动控制装置，还包括：

第二规划值确定模块，用于若所述当前时刻的轨迹类型为第二运动轨迹类型，则将上一段笛卡尔运动类型结束时刻对应的运动率规划值与所述第二运动轨迹类型对应的第三运动率指令值相加，得到第二运动率规划值，其中，所述第二运动轨迹类型包括笛卡尔转笛卡尔融合运动轨迹类型，所述第三运动率指令值通过轨迹规划算法确定；

第二整形值确定模块，用于通过所述输入整形器对所述第二运动率规划值进行整形，得到第二运动率整形值；

第二位姿确定模块，用于基于第三笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第三笛卡尔位姿基于所述第二运动率整形值确定。

可选的，残余振动控制装置，还包括：

第三规划值确定模块，用于若所述当前时刻的轨迹类型为第三运动轨迹类型，则在上一段轨迹类型为所述第一运动轨迹类型或所述第二运动轨迹类型时，将上一段轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值与所述第三运动轨迹类型对应的第四运动率指令值相加，得到第三运动率规划值，其中，所述第三运动轨迹类型包括笛卡尔运动轨迹类型，所述第四运动率指令值通过轨迹规划算法确定；

第三整形值确定模块，用于通过所述输入整形器对所述第三运动率规划值进行整形，得到第三运动率整形值；

第三位姿确定模块，用于基于第四笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第四笛卡尔位姿基于所述第三运动率整形值确定。

可选的，残余振动控制装置，还包括：

角度整形值确定模块，用于若所述当前时刻的轨迹类型为第四运动轨迹类型，则通过所述输入整形器对第二关节角度进行整形，得到第二角度整形值，其中，所述第四运动轨迹类型包括关节运动轨迹类型和关节转关节融合运动轨迹类型，所述第二关节角度通过轨迹规划算法确定；

第四位姿确定模块，用于基于第五笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第五笛卡尔位姿基于所述第二角度整形值确定。

可选的，所述输入整形器包括关节整形器和运动率整形器，所述关节整形器用于对关节角度进行整形，所述运动率整形器用于对运动率规划值进行整形。

本发明实施例所提供的残余振动控制装置可执行本发明任意实施例所提供的残余振动控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的一种残余振动控制设备的结构示意图。该残余振动控制设备可以为电子设备，旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如残余振动控制方法。

在一些实施例中，残余振动控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的残余振动控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行残余振动控制方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种残余振动控制方法，其特征在于，包括：

获取机器人当前时刻的轨迹类型；

若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；

通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；

基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定；

根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值，包括：

若所述当前时刻的轨迹类型为关节转笛卡尔融合运动轨迹类型，则将第一运动率指令值作为第一运动率规划值，其中，所述第一运动率指令值通过轨迹规划算法确定；

若所述当前时刻的轨迹类型为笛卡尔转关节融合运动轨迹类型，则将上一段笛卡尔运动轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值与所述当前时刻的轨迹类型对应的第二运动率指令值相加，得到第一运动率规划值，其中，所述第二运动率指令值通过所述轨迹规划算法确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，包括：

利用五次多项式规划算法确定第一过渡参数和第二过渡参数；

计算所述第一过渡参数与所述第一笛卡尔位姿的第一乘积；

计算所述第二过渡参数与所述第二笛卡尔位姿的第二乘积；

将所述第一乘积与第二乘积的和，确定为当前时刻的位姿。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述当前时刻的轨迹类型为第二运动轨迹类型，则将上一段笛卡尔运动类型结束时刻对应的运动率规划值与所述第二运动轨迹类型对应的第三运动率指令值相加，得到第二运动率规划值，其中，所述第二运动轨迹类型包括笛卡尔转笛卡尔融合运动轨迹类型，所述第三运动率指令值通过轨迹规划算法确定；

通过所述输入整形器对所述第二运动率规划值进行整形，得到第二运动率整形值；

基于第三笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第三笛卡尔位姿基于所述第二运动率整形值确定。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述当前时刻的轨迹类型为第三运动轨迹类型，则在上一段轨迹类型为所述第一运动轨迹类型或所述第二运动轨迹类型时，将上一段轨迹类型结束时刻对应的运动率规划值与所述第三运动轨迹类型对应的第四运动率指令值相加，得到第三运动率规划值，其中，所述第三运动轨迹类型包括笛卡尔运动轨迹类型，所述第四运动率指令值通过轨迹规划算法确定；

通过所述输入整形器对所述第三运动率规划值进行整形，得到第三运动率整形值；

基于第四笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第四笛卡尔位姿基于所述第三运动率整形值确定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述当前时刻的轨迹类型为第四运动轨迹类型，则通过所述输入整形器对第二关节角度进行整形，得到第二角度整形值，其中，所述第四运动轨迹类型包括关节运动轨迹类型和关节转关节融合运动轨迹类型，所述第二关节角度通过轨迹规划算法确定；

基于第五笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第五笛卡尔位姿基于所述第二角度整形值确定。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述输入整形器包括关节整形器和运动率整形器，所述关节整形器用于对关节角度进行整形，所述运动率整形器用于对运动率规划值进行整形。

8.一种残余振动控制装置，其特征在于，包括：

类型获取模块，用于获取机器人当前时刻的轨迹类型；

数据确定模块，用于若所述当前时刻的轨迹类型为第一运动轨迹类型，则确定第一运动率规划值和第一关节角度，其中，所述第一运动轨迹类型包括笛卡尔转关节融合运动轨迹类型和/或关节转笛卡尔融合运动轨迹类型；

整形值确定模块，用于通过输入整形器对所述第一运动率规划值和所述第一关节角度进行整形，得到第一运动率整形值和第一角度整形值；

位姿确定模块，用于基于第一笛卡尔位姿和第二笛卡尔位姿，确定所述机器人当前时刻的位姿，其中，所述第一笛卡尔位姿基于所述第一角度整形值确定，所述第二笛卡尔位姿基于所述第一运动率整形值确定；

速度确定模块，用于根据所述当前时刻的位姿，确定所述机器人当前时刻的速度和加速度，以控制所述机器人的残余振动。

9.一种残余振动控制设备，其特征在于，所述残余振动控制设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-7中任一所述的残余振动控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的残余振动控制方法。