(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 202210563749.1 (22)申请日 2022.05.23 (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 (72)发明人 赵东东　阎石　杨晓迪　周兴文　 李弘历　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 王本晋 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂运动控制方法、 系统、 设备及可 读存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种机械臂 运动控制方法、 系 统、 设备及可读存储介质， 本发明充分考虑到机 械臂在运动过程中可能受到的干扰， 为机械臂施 加随机扰动， 采集机械臂在基于随机扰动进行运 动过程中的位姿数据， 然后利用位姿数据和施加 的扰动量， 构建控制过程中所需要的线性预测 器， 进而利用构建的线性预测器完成对机械臂的 运动控制任务。 相较于现有方案， 本发明采集一 个带有随机干扰的数据集来构建控制过程中所 需要的线性预测器， 进而完成对机械臂的运动控 制任务， 提高了线性预测器控制机械臂运动过程 的准确率； 而且通过施加随机扰动构建线性预测 器的方法不需要事先对机械臂非线性系统进行 深入研究， 具有更好的普适 性。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 114986499 A 2022.09.02 CN 114986499 A 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； 根据所述线性预测器对所述机 械臂进行MPC控制。 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， 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T ube； 利用基于所述T ube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。 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， 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。 4.根据权利要求3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。 5.根据权利要求3所述的机械臂运动控制方法， 其特征在于， 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： Zk+1＝AZk+Buk+Gωk Z0＝Φ(x0) 其中， A， B， G， C表示所述线性预测器的系数， 表示所述线性预测器在 k时刻的预测值， x0表示所述机械臂在0时刻的状态， uk表示所述机械臂在k时刻的输入电压， ωk表示所述机 械臂在k时刻的扰动量， Φ 表示一组Koopman本征函数， 所述 6.根据权利要求5所述的机械臂运动控制方法， 其特征在于， 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： yk+1＝A1yk+B1u+G1ω， B1＝CB， G1＝CG， 表示伪逆符号， 所述yk+1 ＝A1yk+B1u+G1ω变形为： y+＝A1y+B1u+G1ω， 所述y+＝A1y+B1u+G1ω的标称系统为： 所 述 状 态 约 束 、控 制 约 束 和 终 端 约 束 为 ： Z为最小鲁棒 正不变集，‑K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un＝‑Kyn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y+＝A1y+B1u+G1ω改写为y+＝(A1+KB1)y+G1ω＝ Aky+G1ω， 若扰动有界， 且ω∈W， 则最小鲁棒 正不变集为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114986499 A 2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T ube对应的策略包括： 和 7.一种机 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； 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。 8.根据权利要求7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。 9.一种电子设备， 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， 其特 征在于， 所述处 理器执行所述计算机程序时实现： 如权利要求1至 6任意一项所述的机 械臂运动控制方法。 10.一种计算机可读存储介质， 存储有计算机可执行指令， 其特征在于， 所述计算机可 执行指令用于被处 理器执行时实现： 如权利要求1至 6任意一项所述的机 械臂运动控制方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114986499 A 3