一种绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法及装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法及装置。

背景技术

绳驱敏捷臂作为一种新型的绳驱多自由度机械臂，具有运动灵活、惯量低、驱动后置等优势，在太空作业、复杂环境作业等场合有巨大的应用潜力。视觉伺服是机械臂在线自主作业的重要手段，机械臂末端搭载手眼相机，可以利用相机观测周围环境并实时解算目标位姿，机械臂根据目标位姿信息规划控制机械臂运动至期望位置。

相比于传统刚性机械臂，绳驱敏捷臂的驱动端与作业端传递链路更长，包含电机驱动、驱动绳索传动、关节运动、末端执行器运动，为实现多自由度运动和小尺寸包络，绳驱敏捷臂的各关节结构差异很大，电机、绳索、关节间的运动学转化关系为复杂非线性转化，运动学模型复杂和多层传递链路使机械臂关节、电机闭环运动参数调节难度大，各电机响应特性不一致，绳索驱动会导致关节运动迟滞，关节响应滞后于电机驱动端。目前的视觉伺服方法难以适配绳驱敏捷臂的运动特性，因此需要开发新的视觉伺服控制方法。

多项式插值或样条插值等离线规划方法具有运动平滑，对关节、电机运动特性要求低等优势，可在视觉伺服开始阶段测量目标位姿，进而解算期望关节角，通过离线规划的方式使机械臂运动到位，但这种方法对机械臂的绝对定位精度要求很高，不适用于一些对到位精度要求很高的场合。

发明内容

本发明提供一种绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法及装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的技术方案为一种绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法，所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法应用在绳驱敏捷臂上，所述绳驱敏捷臂包括依次连接的肩部第一关节、肩部第二关节、肘部腕部关节驱动箱、第一绳驱刚性臂、肘部第一关节、第二绳驱刚性臂、肘部第二关节、腕部第一关节、腕部第二关节、腕部第三关节和末端执行器，所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法包括：

S100、基于目标位姿数据和当前关节角度，解算期望的机械臂末端运动位姿，对于距离目标较远的视觉伺服控制，增加中间节点，保证机械臂尽可能沿直线逼近目标；

S200、计算中间节点间的运动方式和节点间运动所需时间；

S300、在机械臂运动过程中，保持机械臂的手眼相机对目标的观测和位姿解算，基于机械臂末端位姿偏差与预设位姿偏差阈值，启动视觉伺服规划；

S400、基于机械臂关节与电机间的运动学转化关系，将规划的关节运动数据转化为电机运动数据。

进一步，所述步骤S100包括：

S110、基于当前关节角和目标位姿测量值，计算机械臂当前末端位姿

S120、基于预设的运动流程和期望末端位姿

S130、计算期望末端位姿

进一步，所述步骤S110中，所述期望末端位姿

0

其中，

进一步，所述步骤S120中，

基于机械臂的运动能力和运动限制，在初始位置和目标位置之间设置第一中间节点和第二中间节点；设置初始位置和第一中间节点之间的运动为机械臂运动加速段，设置第一中间节点和第二中间节点之间的运动为运动稳定段，设置第二中间节点和目标位置之间的运动为运动减速段。

进一步，所述步骤S130还包括基于机械臂末端位姿运动速度阈值计算节点运动距离，目标位置输入数据为目标相对于敏捷臂末端的位姿偏差[

其中，

进一步，所述步骤S200包括：

S210、计算中间节点间的运动时间，在运动加速段，机械臂缓慢加速，在运动减速段，机械臂缓慢减速或者停止运动，基于机械臂关节角的速度限制各个中间节点之间的运动时间；

S220、规划每个周期的关节角度、关节角速度和关节角加速度。

进一步，所述步骤S210中，

机械臂关节角在运动稳定段的运行速度小于机械臂关节角速度阈值。

进一步，所述步骤S300中，

当机械臂末端位姿偏差与预设位姿偏差大于一定范围时，机械臂运动偏移目标过多，此时基于位姿测量信息重新进行视觉伺服规划，所述视觉伺服规划基于当前关节角和目标位姿计算期望关节角，对机械臂进行关节角插值规划。

进一步，对于对目标位姿测量精度要求很高的应用场景，在机械臂运动到距离目标较近的位置时静止，保持机械臂末端和目标相对静止的情况下测量目标位姿，解算期望关节角并规划机械臂运动。

进一步，本发明还提出一种绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制装置，用于执行所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法，所述的装置包括：

肩部第一关节，所述肩部第一关节由电机通过减速器驱动；

肩部第二关节，所述肩部第二关节由电机通过减速器驱动，所述肩部第二关节与所述肩部第一关节连接；

肘部腕部关节驱动箱，所述肘部腕部关节驱动箱与所述肩部第二关节连接；

第一绳驱刚性臂，所述第一绳驱刚性臂与所述肘部腕部关节驱动箱连接；

肘部第一关节，所述肘部第一关节设置有第一关节编码器，所述肘部第一关节与所述第一绳驱刚性臂连接；

第二绳驱刚性臂，所述第二绳驱刚性臂与所述肘部第一关节连接；

肘部第二关节，所述肘部第二关节设置有第二关节编码器，所述肘部第二关节与所述第二绳驱刚性臂连接；

腕部第一关节，所述腕部第一关节为万向关节，腕部第一关节设置有第三关节编码器，所述腕部第一关节与所述肘部第二关节连接；

腕部第二关节，所述腕部第二关节为万向关节，腕部第二关节设置有第四关节编码器，所述腕部第二关节与所述腕部第一关节连接；

腕部第三关节，所述腕部第三关节滚转关节，腕部第三关节设置有第五关节编码器，所述腕部第三关节与所述腕部第二关节连接；

末端执行器，所述末端执行器与所述腕部第三关节连接；

所述肘部腕部关节驱动箱包括与所述肘部第一关节通过第一驱动绳索连接的第一驱动电机、与所述肘部第二关节通过第二驱动绳索连接的第二驱动电机、与所述腕部第一关节和与所述腕部第二关节通过第三绳索和第四驱动绳索连接的第三驱动电机和第四驱动电机、与所述腕部第三关节通过第五驱动绳索连接的第五驱动电机，

所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机、所述第四驱动电机和所述第五驱动电机上均设置有用于测量电机的转动角度的旋变传感器。

本发明的有益效果是：

所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法及其装置，将视觉伺服位姿解算与离线规划结合，使机械臂运动既有视觉伺服可修正机械臂运动轨迹和离线规划运动平滑，对机械臂关节、电机运动特性要求低的优势。在整个视觉伺服过程中制定不同的视觉伺服策略，在距离目标远时规划机械臂的运动速度大实现快速逼近目标，在距离目标近时规划机械臂运动速度小，防止机械臂与目标提前碰撞等意外情况，设置中间节点来校正机械臂末端运动轨迹，使其尽量保持直线逼近目标，避免仅通过关节角插值规划运动过程中会发生机械臂偏移目标的现象。间歇测量与实时修正相融合，在机械臂运动过程中，保持对目标的测量和位姿解算，当机械臂末端偏移目标较大时，引入视觉伺服规划修正机械臂运动，机械臂频繁发生偏移现象或距离目标很近时，可停止机械臂运动，保持机械臂末端与目标间相对静止的状态测量目标位姿，以消除目标位姿测量信息滞后或运动状态下目标位姿测量误差较大的影响。

附图说明

图1所示为根据本发明的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法的流程图。

图2所示为根据本发明的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法中解算期望的机械臂末端运动位姿和增加中间节点的流程图。

图3所示为根据本发明的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法的示意图。

图4所示为根据本发明的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法中绳驱敏捷臂的示意图。

图5所示为根据本发明的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制装置的一个工作场景的示意图。

附图标记：

100、肩部第一关节；110、肩部第二关节；200、肘部腕部关节驱动箱；300、第一绳驱刚性臂；400、肘部第一关节；500、第二绳驱刚性臂；600、肘部第二关节；700、腕部第一关节；710、腕部第二关节；720、腕部第三关节；800、末端执行器。

实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

参照图1至图5，在一些实施例中，本发明的技术方案为一种绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法，所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法应用在绳驱敏捷臂上，所述绳驱敏捷臂包括依次连接的肩部第一关节100、肩部第二关节110、肘部腕部关节驱动箱200、第一绳驱刚性臂300、肘部第一关节400、第二绳驱刚性臂500、肘部第二关节600、腕部第一关节700、腕部第二关节710、腕部第三关节720和末端执行器800，参照图1和图4，所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法包括：

S100、基于目标位姿数据和当前关节角度，解算期望的机械臂末端运动位姿，对于距离目标较远的视觉伺服控制，增加中间节点，保证机械臂尽可能沿直线逼近目标；

S200、计算中间节点间的运动方式和节点间运动所需时间；

S300、在机械臂运动过程中，保持机械臂的手眼相机对目标的观测和位姿解算，基于机械臂末端位姿偏差与预设位姿偏差阈值，启动视觉伺服规划；

S400、基于机械臂关节与电机间的运动学转化关系，将规划的关节运动数据转化为电机运动数据。

所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法利用位置级视觉伺服规划方法规划机械臂关节角运动，根据对目标位姿的测量值解算期望的关节角，规划机械臂从当前位置运动至期望关节角，在机械臂运动过程中，监测对目标位姿的测量值，当测量的目标位姿偏差大于一定范围时，可随时引入视觉伺服规划修正机械臂运动数据。

本发明的有益效果是：

具有多种异构关节的绳驱敏捷臂的间歇测量与实时修正融合的视觉伺服控制，针对绳驱敏捷臂运动学模型复杂，关节、电机运动学参数调节难度大，电机响应不一致，关节运动迟滞等问题，发明一套适用于绳驱敏捷臂的视觉伺服控制方法。

将间歇测量与实时修正融合，在机械臂运动路径上设置一些中间节点，保证机械臂运动平滑和末端运动轨迹较为笔直逼近目标，防止仅用关节角插值规划运动过程中会有一定的偏移，同时，在运动过程中，保持对目标的测量和位姿解算，当机械臂偏移目标较多时，引入位姿测量信息重新进行视觉伺服规划。

所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法及其装置，将视觉伺服位姿解算与离线规划结合，使机械臂运动既有视觉伺服可修正机械臂运动轨迹和离线规划运动平滑，对机械臂关节、电机运动特性要求低的优势。在整个视觉伺服过程中制定不同的视觉伺服策略，在距离目标远时规划机械臂的运动速度大实现快速逼近目标，在距离目标近时规划机械臂运动速度小，防止机械臂与目标提前碰撞等意外情况，设置中间节点来校正机械臂末端运动轨迹，使其尽量保持直线逼近目标，避免仅通过关节角插值规划运动过程中会发生机械臂偏移目标的现象。间歇测量与实时修正相融合，在机械臂运动过程中，保持对目标的测量和位姿解算，当机械臂末端偏移目标较大时，引入视觉伺服规划修正机械臂运动，机械臂频繁发生偏移现象或距离目标很近时，可停止机械臂运动，保持机械臂末端与目标间相对静止的状态测量目标位姿，以消除目标位姿测量信息滞后或运动状态下目标位姿测量误差较大的影响。

按照常规视觉伺服方法，规划机械臂关节角运动增量为dQ=[dQ1，dQ2， dQ3， dQ4，dQ5， dQ6 ，dQ7]，因为关节角和电机的运动迟滞，一个周期后关节角无法到位，各关节响应特性不同，运动增量不同，例如实际运动增量为：dQ’=[0.9dQ1 ，0.9dQ2， 0.5dQ3， 0.5dQ4，0.2dQ5，0.2dQ6，0.2dQ7]，在下一周期，根据目标位姿测量值和当前关节角规划新的关节角增量，但部分关节运动量仍远小于规划值，且相机测量周期一般长于运动规划周期，即当前目标位姿测量值实际为几周期前目标位姿测量值，关节运动迟滞、运动不到位、运动不匹配会导致机械臂运动较慢，机械臂运动与规划值不一致导致目标不在手眼相机视场中。而对于离线规划，根据当前关节角和期望关节角，利用多项式插值或样条插值等方法，规划每个周期的关节角，由于关节、电机的运动迟滞和运动不到位，在机械臂期望关节角与当前关节角的差异会逐渐增加。对于基于运动学前馈的关节PID闭环控制，控制环输出的关节角为

式中，q0为当前关节角度，则q0 + dq为规划的关节角度，kPdq为关节闭环控制的比例项，kIfdq为关节闭环控制的积分项，kDd为关节闭环控制的微分项。控制环输出关节角越大，通过运动学模型转化到电机端的电机角增量越大，增量增大会提高电机的运动速度和输出力矩，加快其运动到位。因此随着差异增加，即dq增加，关节、电机的跟随性能会越来越好，期望关节角与当前关节角间的差异会逐渐减小，最终机械臂运动至期望的关节角位置，因此，离线规划有运动平滑，对机械臂关节、电机运动特性要求低的优势。

因此，本发明通过视觉监测目标位姿，解算期望关节角，利用离线规划的方式规划机械臂运动，通过增加中间节点的方式，在距离目标远时规划机械臂的运动速度大实现快速逼近目标，在距离目标近时规划机械臂运动速度小，防止机械臂与目标提前碰撞等意外情况，中间节点也可校正机械臂末端运动轨迹，使其尽量保持直线逼近目标，避免仅通过关节角插值规划运动过程中会发生机械臂偏移目标的现象。在机械臂运动过程中，保持对目标的测量和位姿解算，当机械臂末端偏移目标较大时，引入视觉伺服规划修正机械臂运动。

进一步，参照图2，所述步骤S100包括：

S110、基于当前关节角和目标位姿测量值，计算机械臂当前末端位姿

S120、基于预设的运动流程和期望末端位姿

S130、计算期望末端位姿

具体地，根据输入的目标位姿测量数据和当前关节角度，解算期望的机械臂末端运动位姿，确定几个中间运动末端位姿节点，进而解算运动至几个节点的期望关节角，对于距离目标较远的视觉伺服控制，可以继续增加中间节点，保证机械臂尽量沿直线逼近目标，仅靠关节角插值规划运动过程中会发生一定的偏移。设计几个节点间的运动方式和节点间运动所需时间，在运动开始阶段，机械臂缓慢加速，防止机械臂突然启动导致的晃动，在机械臂末端离目标较近时，机械臂逐渐减速。在机械臂运动过程中保持机械臂手眼相机对目标的观测和位姿解算，当机械臂末端位姿偏差与理论位姿偏差大于一定范围时，说明机械臂运动偏移目标较多，此时重新引入视觉伺服规划，根据当前关节角和目标位姿解算期望关节角并进行关节角插值规划，对于对目标位姿测量精度要求很高的应用场景，可以在机械臂运动到距离目标较近的位置时静止，在保持机械臂末端和目标相对静止的情况下测量目标位姿，解算期望关节角并规划机械臂运动。电机角控制数据后处理，利用敏捷臂关节与电机间的运动学转化关系，将规划的关节运动数据转化为电机运动数据。

进一步，参照图2，所述步骤S110中，所述期望末端位姿

0

其中，

0

具体地，根据当前关节角和目标位姿测量值，计算机械臂当前末端位姿，进而解算机械臂运动到目标处的期望末端位姿。根据当前关节角和目标位姿测量值，计算机械臂当前末端位姿

进一步，参照图2，所述步骤S120中，

基于机械臂的运动能力和运动限制，在初始位置和目标位置之间设置第一中间节点和第二中间节点；设置初始位置和第一中间节点之间的运动为机械臂运动加速段，设置第一中间节点和第二中间节点之间的运动为运动稳定段，设置第二中间节点和目标位置之间的运动为运动减速段。

具体地，根据预设的运动流程和期望末端位姿设计机械臂运动的中间节点，例如添加两个节点，在初始位置和第一中间节点之间的运动为机械臂运动加速段，在第一中间节点和第二中间节点之间的运动为运动稳定段，在第二中间节点和运动终点之间的运动为运动减速段，对于距离目标较远的视觉伺服控制，可以继续增加中间节点，保证机械臂尽量沿直线逼近目标，仅靠关节角插值规划运动过程中会发生一定的偏移。节点运动距离的设置可根据机械臂的运动能力和运动限制设计，例如根据机械臂末端位姿运动速度阈值设计节点运动距离。

节点运动距离的设置可根据机械臂的运动能力和运动限制设计，例如根据机械臂末端位姿运动速度阈值设计节点运动距离。目标位置输入数据为目标相对于敏捷臂末端的位姿偏差[

机械臂末端位置速度阈值为

进一步，所述步骤S130还包括基于机械臂末端位姿运动速度阈值计算节点运动距离，目标位置输入数据为目标相对于敏捷臂末端的位姿偏差[

其中，

利用机械臂末端执行器800到关节角的运动学模型解算终点末端位姿和几个中间节点对应的关节角度。将步骤A2计算的各段运动步长折算为各段所需运动的位姿[

进一步，参照图1和图4，所述步骤S200包括：

S210、计算中间节点间的运动时间，在运动加速段，机械臂缓慢加速，在运动减速段，机械臂缓慢减速或者停止运动，基于机械臂关节角的速度限制各个中间节点之间的运动时间；

S220、规划每个周期的关节角度、关节角速度和关节角加速度。

在步骤S210中，设计几个节点间的运动时间，在开始阶段，为保证机械臂缓慢加速，可使第一段运动时间较长，在中间节点中，因机械臂关节已具有较高速度，可令其运动时间适当缩短，在最后一段运动中，因机械臂已逼近目标，为保证安全性，可令最后一段运动时间较长，可根据机械臂关节角的速度限制设计节点间的运动时间，机械臂关节角在匀速段的运行速度需小于关节角速度阈值。

在步骤S220中，规划每个周期的关节角度、关节角速度、关节角加速度。利用三次样条规划方法规划几个节点间的运动，三次样条可以保证起点关节角加速度、关节角速度和终点关节角加速度、关节角速度为0，各个节点间运动平滑，关节角速度和角加速度不会突变。

进一步，参照图1和图4，所述步骤S210中，

机械臂关节角在运动稳定段的运行速度小于机械臂关节角速度阈值。

进一步，参照图1和图4，所述步骤S300中，

当机械臂末端位姿偏差与预设位姿偏差大于一定范围时，机械臂运动偏移目标过多，此时基于位姿测量信息重新进行视觉伺服规划，所述视觉伺服规划基于当前关节角和目标位姿计算期望关节角，对机械臂进行关节角插值规划。

具体地，在整个视觉伺服过程中制定不同的视觉伺服策略，在距离目标远时规划机械臂的运动速度大实现快速逼近目标，在距离目标近时规划机械臂运动速度小，防止机械臂与目标提前碰撞等意外情况，当机械臂末端偏移目标较大时，引入视觉伺服规划修正机械臂运动，机械臂频繁发生偏移现象或距离目标很近时，可停止机械臂运动，保持机械臂末端与目标间相对静止的状态测量目标位姿，以消除目标位姿测量信息滞后或运动状态下目标位姿测量误差较大的影响，中间节点的设置也可校正机械臂末端运动轨迹，使其尽量保持直线逼近目标，仅通过关节角插值规划会在运动过程中发生对目标一定的偏移现象。

在机械臂运动过程中保持机械臂手眼相机对目标的观测和位姿解算，因为实际作业场景一般为机械臂末端从远端逼近目标，即主要目标位姿偏差为机械臂末端的z轴方向，因此，根据目标距离机械臂末端z轴方向距离修正用于目标位姿偏差判断的阈值，距离远的时候阈值可放大，距离近的时候机械臂末端的偏转对机械臂到位影响较大，则需缩小阈值；当目标位姿偏差大于阈值时，说明机械臂运动偏移目标较多，此时重新引入视觉伺服规划，根据当前关节角和目标位姿解算期望关节角并进行关节角插值规划，对于对目标位姿测量精度要求很高的应用场景，可以在机械臂运动到距离目标较近的位置时静止，在保持机械臂末端和目标相对静止的情况下测量目标位姿，解算期望关节角并规划机械臂运动。

进一步，参照图1和图4，对于对目标位姿测量精度要求很高的应用场景，在机械臂运动到距离目标较近的位置时静止，保持机械臂末端和目标相对静止的情况下测量目标位姿，解算期望关节角并规划机械臂运动。

进一步，参照图3，本发明还提出一种绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制装置，用于执行所述的绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制方法，所述的装置包括：

肩部第一关节100，所述肩部第一关节100由电机通过减速器驱动；

肩部第二关节110，所述肩部第二关节110由电机通过减速器驱动，所述肩部第二关节110与所述肩部第一关节100连接；

肘部腕部关节驱动箱200，所述肘部腕部关节驱动箱200与所述肩部第二关节110连接；

第一绳驱刚性臂300，所述第一绳驱刚性臂300与所述肘部腕部关节驱动箱200连接；

肘部第一关节400，所述肘部第一关节400设置有第一关节编码器，所述肘部第一关节400与所述第一绳驱刚性臂300连接；

第二绳驱刚性臂500，所述第二绳驱刚性臂500与所述肘部第一关节400连接；

肘部第二关节600，所述肘部第二关节600设置有第二关节编码器，所述肘部第二关节600与所述第二绳驱刚性臂500连接；

腕部第一关节700，所述腕部第一关节700为万向关节，腕部第一关节700设置有第三关节编码器，所述腕部第一关节700与所述肘部第二关节600连接；

腕部第二关节710，所述腕部第二关节710为万向关节，腕部第二关节710设置有第四关节编码器，所述腕部第二关节710与所述腕部第一关节700连接；

腕部第三关节720，所述腕部第三关节720滚转关节，腕部第三关节720设置有第五关节编码器，所述腕部第三关节720与所述腕部第二关节710连接；

末端执行器800，所述末端执行器800与所述腕部第三关节720连接；

所述肘部腕部关节驱动箱200包括与所述肘部第一关节400通过第一驱动绳索连接的第一驱动电机、与所述肘部第二关节600通过第二驱动绳索连接的第二驱动电机、与所述腕部第一关节700和与所述腕部第二关节710通过第三绳索和第四驱动绳索连接的第三驱动电机和第四驱动电机、与所述腕部第三关节720通过第五驱动绳索连接的第五驱动电机，

所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机、所述第四驱动电机和所述第五驱动电机上均设置有用于测量电机的转动角度的旋变传感器。

在一些具体的实施例中，绳驱敏捷臂共有七个关节，肩部有两个关节，两关节由电机通过减速器连接直接驱动，肩部第二关节110连接肘部腕部关节驱动箱200，肘部腕部关节驱动箱200中包含肘部腕部关节的五个驱动电机，电机连接驱动绳索，电机转动拉动驱动绳索，带动各关节转动，机械臂包含两个肘部关节和三个腕部关节，其中腕部第一关节700和腕部第二关节710为万向关节，由两个电机共同驱动腕部第一关节700和腕部第二关节710运动，腕部第三关节720为滚转关节，在各关节处都有关节编码器测量关节的转动角度，在电机端有旋变测量电机的转动角度，机械臂的闭环控制方式为关节层位置闭环和电机层位置闭环相结合的控制方式。

参照图5，所述绳驱敏捷臂的测量与修正融合的视觉控制装置的一个实际工作场景的应用实例：

敏捷机械臂可以用于目标抓捕中，利用机械臂手眼相机测量目标的位姿，规划机械臂运动到目标位置后利用机械臂末端手爪抓取目标。从目标距离机械臂末端较远的位置开始视觉伺服自主运动，测量目标位姿，根据此解算期望的机械臂末端运动位姿，在当前末端位姿与期望末端位姿间设计几个运动节点，第一个节点与机械臂当前末端位姿距离较近，运动用时较长，该段为机械臂的加速阶段，缓慢加速防止机械臂启动过快导致的机械臂晃动，根据目标与机械臂距离设计中间节点，例如可间隔200mm设置一个运动节点，保证机械臂沿近似直线方向接近目标，在距离目标较近的位置设置一个运动节点，该节点到机械臂最终停靠位置距离较近，两点间运动时间较长，可以使机械臂逐渐减速到目标位置，防止发生碰撞等情况。解算中间节点位姿对应的关节角度，通过关节角五次多项式插值或三次样条插值等规划方式规划每个周期的期望关节角度，利用敏捷臂关节与电机间的运动学转化关系，将步骤B或步骤C规划的关节运动数据转化为电机运动数据。在机械臂运动过程中，实时观测解算目标位姿，当机械臂末端位姿偏差与理论位姿偏差大于一定范围时，如当前时刻某轴位置偏差或姿态偏差相比前几个周期未减小，反而增大较多，说明机械臂运动偏移目标较多，此时重新引入视觉伺服规划，重新重复上述步骤。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。