CN112720460B - 机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人 - Google Patents

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CN112720460B CN202011416299.0A CN202011416299A CN112720460B CN 112720460 B CN112720460 B CN 112720460B CN 202011416299 A CN202011416299 A CN 202011416299A CN 112720460 B CN112720460 B CN 112720460B
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Abstract

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。所述方法包括：通过预设的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；获取所述接触力所产生的接触力矩；根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。通过本申请，即使面对未知的作业环境，也可以实现对接触力的有效调整，并能做出适应环境姿态的作业轨迹规划，有效减小了接触力误差。

Description

机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人
技术领域
本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人。
背景技术
机器人在工业、服务业领域已获得越来越广泛的应用，其所面临的工作任务也不再仅仅需要位置控制，在面对诸多作业场合如机器人打磨、装配作业、人体按摩、康复治疗作业时，需要进行机器人位置和力的双重控制。上述作业往往存在作业环境未知的问题：一方面作业对象表面相对机器人的位置信息未知，且作业对象的力学特性存在未知性，导致无法实现对接触力的有效调整。另一方面，在作业轨迹规划时往往面临环境姿态的未知性，当规划轨迹不能很好的适应环境姿态，就会造成较大的接触力误差。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人，以解决现有的机器人控制方法在面对作业环境未知的情况时，无法实现对接触力的有效调整，接触力误差较大的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种机器人控制方法，可以包括：
通过预设的基于力的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
获取所述接触力所产生的接触力矩；
在预设的基于力矩的阻抗控制机制下，根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；所述基于力矩的阻抗控制机制的阻抗控制方程为：
Figure GDA0003623413770000021
其中，Md为预设的惯性矩阵，Bd为预设的阻尼矩阵，Xr为所述末端执行器的参考位置，Xc为所述末端执行器的指令位置，M为所述接触力矩；
控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
进一步地，所述通过预设的基于力的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，可以包括：
获取所述末端执行器的参考位置，并通过所述机器人的传感器测量所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
将所述接触力输入预设的阻抗控制方程，计算得到所述末端执行器的位置补偿量；
根据所述位置补偿量和所述参考位置计算所述末端执行器的指令位置；
将所述指令位置输入至预设的位置伺服控制器中，以控制所述末端执行器进行运动；
返回执行所述获取所述末端执行器的参考位置的步骤及其后续步骤，直至满足预设的稳态条件为止。
进一步地，所述获取所述接触力所产生的接触力矩，可以包括：
通过预设的六维力传感器获取所述接触力所产生的接触力矩。
进一步地，所述根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止，可以包括：
控制所述末端执行器进行旋转，以逐步减小所述接触力矩；
当所述接触力矩为0时，确定所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致。
进一步地，所述控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动，可以包括：
确定所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第一坐标，所述第一坐标为在末端坐标系中的坐标；
根据所述末端执行器的姿态对所述第一坐标进行转换，得到所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第二坐标，所述第二坐标为在基坐标系中的坐标；
根据所述第二坐标控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
进一步地，所述根据所述末端执行器的姿态对所述第一坐标进行转换，得到所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第二坐标，可以包括：
根据下式计算所述第二坐标：
Figure GDA0003623413770000031
其中，endxnext_point为所述第一坐标，
Figure GDA0003623413770000032
为所述末端执行器的姿态，basexnext_point为所述第二坐标。
进一步地，所述基于力的阻抗控制机制中所使用的阻抗控制方程为：
Figure GDA0003623413770000033
其中，F为所述接触力，Fd为所述期望力。
本申请实施例的第二方面提供了一种机器人控制装置，可以包括：
稳态建立模块，用于通过预设的基于力的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
接触力矩获取模块，用于获取所述接触力所产生的接触力矩；
旋转控制模块，用于在预设的基于力矩的阻抗控制机制下，根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；所述基于力矩的阻抗控制机制的阻抗控制方程为：
Figure GDA0003623413770000034
其中，Md为预设的惯性矩阵，Bd为预设的阻尼矩阵，Xr为所述末端执行器的参考位置，Xc为所述末端执行器的指令位置，M为所述接触力矩；
切向运动控制模块，用于控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
进一步地，所述稳态建立模块可以包括：
接触力测量单元，用于获取所述末端执行器的参考位置，并通过所述机器人的传感器测量所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
位置补偿量计算单元，用于将所述接触力输入预设的阻抗控制方程，计算得到所述末端执行器的位置补偿量；
指令位置计算单元，用于根据所述位置补偿量和所述参考位置计算所述末端执行器的指令位置；
指令位置输入单元，用于将所述指令位置输入至预设的位置伺服控制器中，以控制所述末端执行器进行运动。
进一步地，所述接触力矩获取模块具体用于通过预设的六维力传感器获取所述接触力所产生的接触力矩。
进一步地，所述旋转控制模块可以包括：
旋转控制单元，用于控制所述末端执行器进行旋转，以逐步减小所述接触力矩；
姿态确定单元，用于当所述接触力矩为0时，确定所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致。
进一步地，所述切向运动控制模块可以包括：
第一坐标确定单元，用于确定所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第一坐标，所述第一坐标为在末端坐标系中的坐标；
坐标转换单元，用于根据所述末端执行器的姿态对所述第一坐标进行转换，得到所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第二坐标，所述第二坐标为在基坐标系中的坐标；
切向运动控制单元，用于根据所述第二坐标控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
进一步地，所述坐标转换单元具体用于根据下式计算所述第二坐标：
Figure GDA0003623413770000051
其中，endxnext_point为所述第一坐标，
Figure GDA0003623413770000052
为所述末端执行器的姿态，basexnext_point为所述第二坐标。
进一步地，所述基于力的阻抗控制机制中所使用的阻抗控制方程为：
Figure GDA0003623413770000053
其中，F为所述接触力，Fd为所述期望力。
本申请实施例的第三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程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在机器人上运行时，使得机器人执行上述任一种机器人控制方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例通过预设的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；获取所述接触力所产生的接触力矩；根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。通过本申请实施例，即使面对未知的作业环境，也可以实现对接触力的有效调整，并能做出适应环境姿态的作业轨迹规划，有效减小了接触力误差。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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它的附图。
图1为本申请实施例中一种机器人控制方法的一个实施例流程图；
图2为基于位置的阻抗控制机制的示意图；
图3为末端执行器的姿态与作业环境表面的姿态不一致时的示意图；
图4为末端执行器的姿态与作业环境表面的姿态一致时的示意图；
图5为本申请实施例中一种机器人控制装置的一个实施例结构图；
图6为本申请实施例中一种机器人的示意框图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本申请实施例中一种机器人控制方法的一个实施例可以包括：
步骤S101、通过预设的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力。
本申请实施例在如图2所示的基于位置的阻抗控制机制的基础上实现对环境姿态的估算和接触力的控制。
具体地，可以首先获取所述末端执行器的参考位置(记为Xr)，并通过所述机器人的传感器测量所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力(记为F)，其中，所述参考位置可以为所述末端执行器的当前实际位置。
然后，将所述接触力输入预设的阻抗控制方程，即可计算得到所述末端执行器的位置补偿量(记为ΔX)，并可根据所述位置补偿量和所述参考位置计算得到所述末端执行器的指令位置(记为Xc)，即：Xc＝Xr+ΔX。
接着，将所述指令位置输入至预设的位置伺服控制器中，以控制所述末端执行器进行运动。
需要注意的是，所述末端执行器与作业环境表面之间的稳态建立时一个不断迭代更新的过程，以上所述只是其中的一次控制过程，因此需要不断返回执行所述获取所述末端执行器的参考位置的步骤及其后续步骤，直至满足预设的稳态条件为止。所述稳态条件为所述接触力等于所述期望力(记为Fd)，即F＝Fd，其中，所述期望力即为对所述接触力的调整预期，可以根据实际情况进行设置。
具体使用何种阻抗控制方程可以根据实际情况进行设置，本申请实施例对此不作具体限定。优选地，在本申请实施例的一种具体实现中，可以使用如下所示的自适应的阻抗控制方程：
Figure GDA0003623413770000081
其中，Md为预设的惯性矩阵，Bd为预设的阻尼矩阵，Fd为所述期望力。在该阻抗控制方程中，刚度项(记为Kd)被置为零。
通过上述阻抗控制机制，不需要获取准确的作业环境表面初始位置，即可在面对任意且变化的环境刚度时建立所述末端执行器与所述作业环境表面之间的稳态。
步骤S102、获取所述接触力所产生的接触力矩。
如图3所示，所述末端执行器与所述作业环境表面接触时，由于所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态不一致，所述接触力会产生一个力矩，也即所述接触力矩。在本申请实施例中，可以通过预设的六维力传感器来直接获取所述接触力矩(记为M)。
步骤S103、根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止。
在这一过程中，可以控制所述末端执行器进行旋转，以逐步减小所述接触力矩。当所述接触力矩为0时，即可确定所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致，如图4所示。
在本申请实施例的一种具体实现中，可以通过所述阻抗控制机制来进行所述接触力矩的调整，按照预设的期望力矩来调整所述接触力矩，所述期望力矩即为对所述接触力矩的调整预期，此处将其设置为0。在进行阻抗控制时，需要将阻抗控制方程中的所述接触力替换为所述接触力矩，将所述期望力替换为所述期望力矩。当M＝0时，即可确定所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致，从而完成对环境姿态的估算。
步骤S104、控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
具体地，可以首先确定所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第一坐标，所述第一坐标为在末端坐标系中的坐标。
然后，根据所述末端执行器的姿态对所述第一坐标进行转换，得到所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第二坐标，所述第二坐标为在基坐标系中的坐标。具体地，可以根据下式计算所述第二坐标：
Figure GDA0003623413770000091
其中，endxnext_point为所述第一坐标，
Figure GDA0003623413770000092
为所述末端执行器的姿态，basexnext_point为所述第二坐标。
最后，则可以根据所述第二坐标控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。将所述第二坐标输入所述位置伺服控制器中，以控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动，从而避免运动方向不符合环境姿态所造成的接触力误差。
综上所述，本申请实施例通过预设的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；获取所述接触力所产生的接触力矩；根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。通过本申请实施例，即使面对未知的作业环境，也可以实现对接触力的有效调整，并能做出适应环境姿态的作业轨迹规划，有效减小了接触力误差。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的一种机器人控制方法，图5示出了本申请实施例提供的一种机器人控制装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种机器人控制装置可以包括：
稳态建立模块501，用于通过预设的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
接触力矩获取模块502，用于获取所述接触力所产生的接触力矩；
旋转控制模块503，用于根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；
切向运动控制模块504，用于控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
进一步地，所述稳态建立模块可以包括：
接触力测量单元，用于获取所述末端执行器的参考位置，并通过所述机器人的传感器测量所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
位置补偿量计算单元，用于将所述接触力输入预设的阻抗控制方程，计算得到所述末端执行器的位置补偿量；
指令位置计算单元，用于根据所述位置补偿量和所述参考位置计算所述末端执行器的指令位置；
指令位置输入单元，用于将所述指令位置输入至预设的位置伺服控制器中，以控制所述末端执行器进行运动。
进一步地，所述接触力矩获取模块具体用于通过预设的六维力传感器获取所述接触力所产生的接触力矩。
进一步地，所述旋转控制模块可以包括：
旋转控制单元，用于控制所述末端执行器进行旋转，以逐步减小所述接触力矩；
姿态确定单元，用于当所述接触力矩为0时，确定所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致。
进一步地，所述切向运动控制模块可以包括：
第一坐标确定单元，用于确定所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第一坐标，所述第一坐标为在末端坐标系中的坐标；
坐标转换单元，用于根据所述末端执行器的姿态对所述第一坐标进行转换，得到所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第二坐标，所述第二坐标为在基坐标系中的坐标；
切向运动控制单元，用于根据所述第二坐标控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
进一步地，所述坐标转换单元具体用于根据下式计算所述第二坐标：
Figure GDA0003623413770000111
其中，endxnext_point为所述第一坐标，
Figure GDA0003623413770000112
为所述末端执行器的姿态，basexnext_point为所述第二坐标。
进一步地，所述阻抗控制机制中所使用的阻抗控制方程为：
Figure GDA0003623413770000113
其中，Md为预设的惯性矩阵，Bd为预设的阻尼矩阵，Xr为所述末端执行器的参考位置，Xc为所述末端执行器的指令位置，F为所述接触力，Fd为所述期望力。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
图6示出了本申请实施例提供的一种机器人的示意框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
如图6所示，该实施例的机器人6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个机器人控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S104。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块501至模块504的功能。
示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述机器人6中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图6仅仅是机器人6的示例，并不构成对机器人6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机器人6还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器61可以是所述机器人6的内部存储单元，例如机器人6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述机器人6的外部存储设备，例如所述机器人6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述机器人6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述机器人6所需的其它程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/机器人和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/机器人实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人控制方法，其特征在于，包括：
通过预设的基于力的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
获取所述接触力所产生的接触力矩；
在预设的基于力矩的阻抗控制机制下，根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；所述基于力矩的阻抗控制机制的阻抗控制方程为：
Figure FDA0003623413760000011
其中，Md为预设的惯性矩阵，Bd为预设的阻尼矩阵，Xr为所述末端执行器的参考位置，Xc为所述末端执行器的指令位置，M为所述接触力矩；
控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述通过预设的基于力的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，包括：
获取所述末端执行器的参考位置，并通过所述机器人的传感器测量所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
将所述接触力输入预设的阻抗控制方程，计算得到所述末端执行器的位置补偿量；
根据所述位置补偿量和所述参考位置计算所述末端执行器的指令位置；
将所述指令位置输入至预设的位置伺服控制器中，以控制所述末端执行器进行运动；
返回执行所述获取所述末端执行器的参考位置的步骤及其后续步骤，直至满足预设的稳态条件为止。
3.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述获取所述接触力所产生的接触力矩，包括：
通过预设的六维力传感器获取所述接触力所产生的接触力矩。
4.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止，包括：
控制所述末端执行器进行旋转，以逐步减小所述接触力矩；
当所述接触力矩为0时，确定所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致。
5.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动，包括：
确定所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第一坐标，所述第一坐标为在末端坐标系中的坐标；
根据所述末端执行器的姿态对所述第一坐标进行转换，得到所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第二坐标，所述第二坐标为在基坐标系中的坐标；
根据所述第二坐标控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
6.根据权利要求5所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述末端执行器的姿态对所述第一坐标进行转换，得到所述末端执行器在下一时刻的轨迹点的第二坐标，包括：
根据下式计算所述第二坐标：
Figure FDA0003623413760000021
其中，endxnext_point为所述第一坐标，
Figure FDA0003623413760000022
为所述末端执行器的姿态，basexnext_point为所述第二坐标。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人控制方法，其特征在于，所述基于力的阻抗控制机制中所使用的阻抗控制方程为：
Figure FDA0003623413760000031
其中，F为所述接触力，Fd为所述期望力。
8.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：
稳态建立模块，用于通过预设的基于力的阻抗控制机制建立机器人的末端执行器与作业环境表面之间的稳态，按照预设的期望力调整所述末端执行器与所述作业环境表面之间的接触力；
接触力矩获取模块，用于获取所述接触力所产生的接触力矩；
旋转控制模块，用于在预设的基于力矩的阻抗控制机制下，根据所述接触力矩控制所述末端执行器进行旋转，直至所述末端执行器的姿态与所述作业环境表面的姿态一致为止；其中，所述基于力矩的阻抗控制机制的阻抗控制方程为：
Figure FDA0003623413760000032
其中，Md为预设的惯性矩阵，Bd为预设的阻尼矩阵，Xr为所述末端执行器的参考位置，Xc为所述末端执行器的指令位置，M为所述接触力矩；
切向运动控制模块，用于控制所述末端执行器沿所述作业环境表面切向进行运动。
9.一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程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的机器人控制方法的步骤。
10.一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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7中任一项所述的机器人控制方法的步骤。
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