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申请/专利权人：哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)

摘要：本发明涉及一种基于IMU的绳驱械臂臂段末端姿态等效控制方法及装置，其中方法包括对期望的臂段两个旋转方向的总角度进行五次多项式插值，得到期望关节角度，基于正运动学计算，得到当前期望的末端姿态；获得当前联动臂段末端的实际姿态，得到当前末端姿态差；计算联动臂段当前角度差；输入PID控制器，输出角度控制量；将角度控制量映射为驱动绳索的速度，并再次映射为驱动电机的转速；输入所述电机控制器，所述电机控制器控制驱动电机按期望的转速转动。本发明解决现有技术中，对绳驱分段联动机械臂的联动臂段进行关节角度取平均值的闭环控制无法精确控制末端姿态，以及编码器占据机械臂内部较多空间的问题。

主权项：1.基于IMU的绳驱械臂臂段末端姿态等效控制方法，应用在绳驱柔性机械臂上，所述绳驱柔性机械臂包括至少一个联动臂段、IMU测量装置（400）、PID控制器、驱动电机和电机控制器，每个联动臂段包括多个臂杆（100）和多个十字轴型万向节（200），在联动臂段内，单个臂杆（100）和单个十字轴型万向节（200）依次间隔连接，所述联动臂段由驱动绳索驱动，驱动绳索的一端分别与对应的驱动电机连接，所述IMU测量装置（400）安装在绳驱柔性机械臂末端的联动臂段中的末端臂杆（100）上，其特征在于，所述的基于IMU的绳驱械臂臂段末端姿态等效控制方法包括以下步骤：S100、对期望的臂段两个旋转方向的总角度进行五次多项式插值，得到当前时刻的期望关节角度；S200、得到当前期望关节角度后，基于正运动学计算，得到当前期望的联动臂段末端姿态；S300、通过IMU测量装置（400）的IMU传感器获得当前联动臂段末端的实际姿态，所述当前联动臂段末端的实际姿态的形式为四元数，将所述当前联动臂段末端的实际姿态变换为旋转矩阵形式，与当前期望的联动臂段末端姿态作差，得到当前末端姿态差；S400、基于当前末端姿态差，计算联动臂段yaw偏航控制方向和pitch俯仰控制方向的当前角度差；S500、将当前角度误差输入PID控制器，PID控制器输出yaw偏航控制方向和pitch俯仰控制方向的角度控制量，所述角度控制量为关节在yaw偏航控制方向和pitch俯仰控制方向的角速度；S600、将所述角度控制量映射为驱动绳索的速度，并将驱动绳索的速度再次映射为对应的驱动电机的转速；S700、将驱动电机的转速输入所述电机控制器，所述电机控制器控制驱动电机按期望的转速转动，完成联动臂段的运动，同时联动臂段末端的IMU测量装置（400）不间断反馈当前姿态。

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