【技術實現步驟摘要】
本申請涉及靈巧手，尤其涉及一種靈巧手控制方法、裝置、系統及介質。
技術介紹
1、隨著機器人技術的發展，靈巧手在各種復雜操作任務中的應用日益廣泛，?如何精確和平穩地控制靈巧手的手指關節角度，對于實現靈巧手在復雜操作任務中的精細操作至關重要。
2、靈巧手在進行精細操作時，比如抓起體積較小的物體，其手指關節的控制量決定了手指關節角度的精確程度和控制平穩程度。相關技術中，采用迭代線性化的方法來處理機器人控制系統的運動規劃問題，由于靈巧手具備多自由度和強非線性的特點，迭代線性化方法無法滿足靈巧手在復雜操作場景下的高響應速度和高控制精度需求。
3、因此，靈巧手控制的響應速度和精度還有待提高。
技術實現思路
1、本申請提供一種靈巧手控制方法、裝置、系統及介質，以解決如何提高靈巧手控制的響應速度和精度的問題。
2、第一方面，本申請提供一種靈巧手控制方法，包括：獲取靈巧手的手指的當前狀態量和手指在未來時刻的參考狀態量，當前狀態量與手指在當前時刻的關節角度相關，參考狀態量與手指在未來時刻的關節角度相關，未來時刻位于當前時刻之后；根據當前狀態量和參考狀態量，采用連續型廣義最小殘差法對手指的最優化問題進行迭代求解，得到手指在未來時刻的目標控制量，最優化問題是根據手指的動力學模型確定的；按照目標控制量，對手指的關節角度進行控制。
3、在一些實施例中，最優化問題包括目標函數和約束條件，約束條件包括等式約束，等式約束中包括基于動力學模型得到的動力學約束公式，動力學
4、在一些實施例中，根據當前狀態量和參考狀態量，采用連續型廣義最小殘差法對手指的最優化問題進行迭代求解，得到手指在未來時刻的目標控制量，包括：將參考狀態量輸入目標函數，根據約束條件和目標函數對最優化問題進行變換，得到控制量求解方程；根據當前狀態量，通過連續型廣義最小殘差法，對控制量求解方程進行迭代求解，得到目標控制量。
5、在一些實施例中，約束條件還包括不等式約束，根據約束條件和目標函數對最優化問題進行變換，得到控制量求解方程，包括：將不等式約束轉換為對應的懲罰項，在目標函數中添加懲罰項，得到最優化問題對應的等價優化問題，等價優化問題包括添加了懲罰項的目標函數和等式約束；建立等價優化問題對應的哈密爾頓函數；根據等式約束和哈密爾頓函數，確定控制量求解方程。
6、在一些實施例中，將不等式約束轉換為對應的懲罰項，包括：通過采用障礙函數法對不等式約束進行處理，確定懲罰項；通過對等價優化問題中的等式約束進行處理，建立等價優化問題對應的哈密爾頓函數，包括：采用拉格朗日乘子法對等價優化問題中的等式約束進行處理，得到哈密爾頓函數，哈密爾頓函數中包括添加了懲罰項的目標函數和通過拉格朗日乘子進行加權的等式約束；根據等式約束和哈密爾頓函數，確定控制量求解方程，包括：在哈密爾頓函數中對手指的狀態量和手指的控制量分別進行求導，得到手指的狀態量和手指的控制量分別對應的導數公式；根據導數公式和等式約束，構建控制量求解方程。
7、在一些實施例中，根據當前狀態量，通過連續型廣義最小殘差法，對控制量求解方程進行迭代求解，得到目標控制量，包括：采用牛頓法，確定控制量求解方程的初始的近似解；根據初始的近似解，確定初始的殘差向量；在低維子空間中，根據初始的近似解、初始的殘差向量和當前狀態量，對控制量求解方程的近似解進行迭代求解，直至滿足迭代結束條件，得到目標控制量，迭代結束條件包括：迭代次數大于或者等于次數閾值，或者，迭代過程中的殘差向量小于向量閾值。
8、第二方面，本申請提供一種靈巧手控制裝置，包括：信息獲取模塊，用于獲取靈巧手的手指的當前狀態量和所述手指在未來時刻的參考狀態量，當前狀態量與手指在當前時刻的關節角度相關，參考狀態量與手指在未來時刻的關節角度相關，未來時刻位于當前時刻之后；控制量優化求解模塊，用于根據當前狀態量和參考狀態量，采用連續型廣義最小殘差法對手指的最優化問題進行迭代求解，得到手指在未來時刻的目標控制量，最優化問題是根據手指的動力學模型確定的；控制模塊，用于按照目標控制量，對手指的關節角度進行控制。
9、第三方面，本申請提供一種靈巧手控制系統，包括：處理器，設置在靈巧手上或者與靈巧手分離設置，用于實現如本申請第一方面所述的靈巧手控制方法；靈巧手，用于根據所述處理器的控制執行相應動作。
10、第四方面，本申請提供一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序指令，計算機程序指令被處理器執行時，實現如本申請第一方面所述的靈巧手控制方法。
11、第五方面，本申請提供一種計算機程序產品，包括計算機程序，計算機程序被處理器執行時實現如本申請第一方面所述的靈巧手控制方法。
12、本申請提供的靈巧手控制方法、裝置、系統及介質，通過迭代求解最優化問題的方式，對靈巧手手指在未來時刻的控制量進行優化求解，提高了靈巧手手指的控制量的精度，降低了靈巧手手指控制的穩態誤差，使得靈巧手手指的運動更加順滑；通過采用連續性廣義最小殘差法對最優化問題進行迭代求解，減少了求解過程的計算量，提高了該最優化問題的求解效率，提高了靈巧手手指動作的控制頻率。從而，提高了靈巧手控制的精度和響應速度。
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1.一種靈巧手控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述最優化問題包括目標函數和約束條件，所述約束條件包括等式約束，所述等式約束中包括基于所述動力學模型得到的動力學約束公式，所述動力學約束公式用于表示所述手指的狀態量與所述手指的控制量之間的動力學關系。
3.根據權利要求2所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述根據所述當前狀態量和所述參考狀態量，采用連續型廣義最小殘差法對所述手指的最優化問題進行迭代求解，得到所述手指在所述未來時刻的目標控制量，包括：
4.根據權利要求3所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述約束條件還包括不等式約束，所述根據所述約束條件和所述目標函數對所述最優化問題進行變換，得到控制量求解方程，包括：
5.根據權利要求4所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述將所述不等式約束轉換為對應的懲罰項，包括：
6.根據權利要求3至5中任一項所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述根據所述當前狀態量，通過所述連續型廣義最小殘差法，對所述控制量求解方程進行迭代求解，得到所述目標控
7.一種靈巧手控制裝置，其特征在于，包括：
8.一種靈巧手控制系統，其特征在于，包括：
9.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序指令，所述計算機程序指令被處理器執行時，實現如權利要求1至6中任一項所述的靈巧手控制方法。
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至6中任一項所述的靈巧手控制方法。
...【技術特征摘要】
1.一種靈巧手控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述最優化問題包括目標函數和約束條件，所述約束條件包括等式約束，所述等式約束中包括基于所述動力學模型得到的動力學約束公式，所述動力學約束公式用于表示所述手指的狀態量與所述手指的控制量之間的動力學關系。
3.根據權利要求2所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述根據所述當前狀態量和所述參考狀態量，采用連續型廣義最小殘差法對所述手指的最優化問題進行迭代求解，得到所述手指在所述未來時刻的目標控制量，包括：
4.根據權利要求3所述的靈巧手控制方法，其特征在于，所述約束條件還包括不等式約束，所述根據所述約束條件和所述目標函數對所述最優化問題進行變換，得到控制量求解方程，包括：
5.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高客，劉宇飛，李泳耀，晁藝，周湛豪，
申請(專利權)人：人形機器人上海有限公司，
類型：發明
國別省市：
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