CN118163117A - 机器人关节的驱动方法、***、设备、介质及程序产品 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种机器人关节的驱动方法、***、设备、介质及程序产品，该方法包括：构建机器人的关节转动状态与回差角度的映射关系；获取关节的目标转动角度和第一实际转动状态；匹配得到第一回差角度；采用第一回差角度对目标转动角度进行补偿，以得到电机的第一驱动角度；控制电机以第一驱动角度，驱动关节进行转动。本公开通过构建关节的不同转动状态与回差角度的映射关系，确定回差角度对目标转动角度的补偿关系，使得在机器人实际工作时，根据关节的实际转动状态，可以迅速、准确地匹配得到相应的回差角度，实现回差补偿和回差过渡，提高关节转动的精确性和平稳性。

Description

机器人关节的驱动方法、***、设备、介质及程序产品

技术领域

本公开涉及机械控制技术领域，尤其涉及一种机器人关节的驱动方法、***、设备、介质及程序产品。

背景技术

近年来，微创手术机器人在辅助外科医生进行微创手术方面，以其能够提供直观操作、操作过程舒适、学习曲线短、消除手部颤动等优势，得到越来越多的推广应用。而手术器械作为末端执行单元，能够根据医生主端操作完成对病人组织的各类缝合、剪切、牵拉、夹持等动作，因此手术器械的运动精度和响应快慢，直接影响最终手术结果。

但手术器械由于直接与病人接触，因此使用前必须满足无菌要求，使用前的器械都需要进行严格的灭菌流程，这种流程往往面临高温、高湿等恶劣条件，同时手术器械寿命低，本身属于一种医疗耗材，因此在手术器械末端执行关节往往不便安装传感器（如用于位置检测的位置编码器、用于力测量的拉力传感器等），从而导致仅在手术器械驱动单元部分存在位置反馈传感器，手术器械本身缺少位置或力传感器。

手术器械关节往往是通过丝传动连接驱动电机与关节，传动丝长度会随着丝拉力的大小的变化而变化，产生传动误差，在关节更换运动反向时，尤为严重，我们称这种换向传动误差为柔性回差，并且这种回差与丝拉力大小有关。

为方便拆换手术器械，手术器械驱动单元与手术器械之间还设计有快换装置（一种可以快速脱离或重建手术器械关节与驱动电机轴连接的设计，如十字头连接器、一字头连接器等），手术器械驱动单元往往也存在多级行星减速机，从而使得手术器械驱动电机到手术器械关节之间存在传动误差，特别地，当运动方向改变时，驱动电机轴与减速机轴、快换连接轴输出端都会产生传动误差，称为刚性回差。

由于手术器械刚性回差与柔性回差的存在，且往往缺少相应的测量传感器，使得手术器械的精确位置控制成为一个难题，部分学者或研究机构采用算法补偿的方法实现。

然而，现有的回差补偿方法没有考虑实际机器人使用中的各种复杂情形，导致回差值的确定不准确，进而导致机器人的关节转动控制不精确等问题。

发明内容

本公开要解决的技术问题是为了克服现有技术中的回差补偿方法没有考虑实际机器人使用中的各种复杂情形、导致机器人的关节转动控制不精确的缺陷，提供一种机器人关节的驱动方法、***、设备、介质及程序产品。

本公开是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本公开提供一种机器人关节的驱动方法，所述驱动方法包括：

构建所述机器人的关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系；

其中，所述回差角度用于表征所述机器人中，电机的实际驱动角度与所述关节的实际转动角度之间的差值；所述实际驱动角度基于所述电机的驱动轴的第一转动角度、所述驱动轴与所述关节的关节轴之间的等效关系计算得到；

获取所述关节的目标转动角度和第一实际转动状态；

根据所述第一实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第一回差角度；

采用所述第一回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到所述电机的第一驱动角度；

控制所述电机以所述第一驱动角度，驱动所述关节进行转动。

较佳地，所述构建关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系的步骤之前还包括：

测试得到所述关节在不同所述转动状态下的所述回差角度。

较佳地，所述转动状态包括所述关节的关节运动方向、所述关节上有无负载、负载作用方向、负载大小、初始回差角度中的至少一种。

较佳地，所述获取所述关节的目标转动角度和第一实际转动状态的步骤之前还包括：

控制所述电机驱动所述关节转动到最大角度位置或最小角度位置；

获取所述关节的第二转动角度和所述驱动轴的第三转动角度；

根据所述第二转动角度和所述第三转动角度，获取所述初始回差角度。

较佳地，所述采用所述第一回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到所述电机的第一驱动角度的步骤包括：

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为正向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为负向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

其中，所述摩擦力大小为所述电机驱动所述关节转动的综合摩擦力的大小；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小与所述摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的所述最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度。

较佳地，当所述关节的所述转动状态发生变化时，所述控制所述电机以所述第一驱动角度，驱动所述关节进行转动的步骤之后还包括：

在检测到所述关节的转动状态发生变化时，获取所述关节的第二实际转动状态；

根据所述第二实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第二回差角度；

基于所述第一回差角度、所述第二回差角度和回差过渡带宽，获取从开始回差过渡到回差过渡完成之间各个时刻的中间回差角度；

采用所述中间回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到不同时刻下所述电机的第二驱动角度；

控制所述电机以所述第二驱动角度，驱动所述关节进行转动；

当所述中间回差角度等于所述第二回差角度时，确定所述回差过渡完成，并继续控制所述电机基于所述第二回差角度对应的所述第二驱动角度进行转动，以驱动所述关节进行转动。

较佳地，所述负载大小通过所述电机的电流计算得到和/或通过拉力传感器测量得到初始角度获取模块，用于获取所述关节的第二转动角度和所述；

和/或，

所述实际转动角度通过位置传感器测量得到和/或通过相机测量得到。

较佳地，所述机器人包括手术机器人、工业机器人、协作机器人中的至少一种。

本公开还提供一种机器人关节的驱动***，所述驱动***包括：

映射关系构建模块，用于构建所述机器人的关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系；

其中，所述回差角度用于表征所述机器人中，电机的实际驱动角度与所述关节的实际转动角度之间的差值；所述实际驱动角度基于所述电机的驱动轴的第一转动角度、所述驱动轴与所述关节的关节轴之间的等效关系计算得到；

第一状态获取模块，用于获取所述关节的目标转动角度和第一实际转动状态；

第一回差获取模块，用于根据所述第一实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第一回差角度；

第一角度获取模块，用于采用所述第一回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到所述电机的第一驱动角度；

第一驱动模块，用于控制所述电机以所述第一驱动角度，驱动所述关节进行转动。

较佳地，所述驱动***还包括：

回差测试模块，用于测试得到所述关节在不同所述转动状态下的所述回差角度。

较佳地，所述转动状态包括所述关节的关节运动方向、所述关节上有无负载、负载作用方向、负载大小、初始回差角度中的至少一种。

较佳地，所述驱动***还包括：

初始转动控制模块，用于控制所述电机驱动所述关节转动到最大角度位置或最小角度位置；

初始角度获取模块，用于获取所述关节的第二转动角度和所述驱动轴的第三转动角度；

初始回差获取模块，用于根据所述第二转动角度和所述第三转动角度，获取所述初始回差角度。

较佳地，所述第一角度获取模块还用于：

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为正向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为负向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

其中，所述摩擦力大小为所述电机驱动所述关节转动的综合摩擦力的大小；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小与所述摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的所述最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度。

较佳地，当所述关节的所述转动状态发生变化时，所述驱动***还包括：

第二状态获取模块，用于获取所述关节的第二实际转动状态；

第二回差获取模块，用于根据所述第二实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第二回差角度；

第三回差获取模块，用于基于所述第一回差角度、所述第二回差角度和回差过渡带宽，确定从开始回差过渡到回差过渡完成之间各个时刻的中间回差角度；

第二角度获取模块，用于采用所述中间回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到所述电机的第二驱动角度；

第二驱动模块，用于控制所述电机以所述第二驱动角度，驱动所述关节进行转动；

过渡完成确定模块，用于所述中间回差角度等于所述第二回差角度时，确定所述回差过渡完成，并继续控制所述电机基于所述第二回差角度对应的所述第二驱动角度进行转动，以驱动所述关节进行转动。

较佳地，所述负载大小通过所述电机的电流计算得到和/或通过拉力传感器测量得到；

和/或，

所述实际转动角度通过位置传感器测量得到和/或通过相机测量得到。

较佳地，所述机器人包括手术机器人、工业机器人、协作机器人中的至少一种。

本公开还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并用于在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的机器人关节的驱动方法。

本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的机器人关节的驱动方法。

本公开还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的机器人关节的驱动方法。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本公开各较佳实例。

本公开的积极进步效果在于：通过预先测试得到机器人关节在不同的转动状态下的回差角度，确定回差角度对目标转动角度的补偿关系，以及设计相应的回差过渡方法，使得在机器人实际工作时，根据关节的实际转动状态，可以迅速、准确地匹配得到相应的回差角度，并计算得到电机的驱动角度，以实现回差补偿和回差过渡，提高机器人关节转动的精确性和平稳性，进而提高机器人的综合控制效果。

附图说明

图1为本公开实施例1的机器人关节的驱动方法的第一流程图。

图2为本公开实施例1的机器人关节的驱动方法的第二流程图。

图3为本公开实施例1的手术器械的控制原理示意图。

图4为本公开实施例1的手术器械的回差补偿关系确定方法的流程图。

图5为本公开实施例2的机器人关节的驱动***的第一模块示意图。

图6为本公开实施例2的机器人关节的驱动***的第二模块示意图。

图7为本公开实施例3的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本公开，但并不因此将本公开限制在所述的实施例范围之中。

本公开实施例中采用诸如“第一”、“第二”的前缀词，仅仅为了区分不同的描述对象，对被描述对象的位置、顺序、优先级、数量或内容等没有限定作用。本公开实施例中对序数词等用于区分描述对象的前缀词的使用不对所描述对象构成限制，对所描述对象的陈述参见权利要求或实施例中上下文的描述，不应因为使用这种前缀词而构成多余的限制。此外，在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本公开实施例中，所涉及的用户个人信息的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

实施例1

本公开提供一种机器人关节的驱动方法，如图1所示，该驱动方法包括以下步骤：

S1、构建机器人的关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系；

其中，回差角度用于表征机器人中，电机的实际驱动角度与关节的实际转动角度之间的差值；实际驱动角度基于电机的驱动轴的第一转动角度、驱动轴与关节的关节轴之间的等效关系计算得到。

在电机驱动关节进行转动时，由于刚性回差和柔性回差的存在，电机驱动关节转动10°时，关节的实际转动角度可能只有5°，电机的实际驱动角度与关节的实际转动角度之间的差值即为回差角度。

需要说明的是，这里电机的实际驱动角度是指电机端等效到关节端的驱动角度。实际中电机的驱动轴转速较快，需要通过减速机连接到关节，电机的驱动轴每转动180°，关节的关节轴可能才转动5°，电机的实际驱动角度为电机的驱动轴的第一转动角度等效到关节轴的角度。实际驱动角度基于电机的驱动轴的第一转动角度、驱动轴与关节轴之间的等效关系计算得到。

可以通过测试等方式得到关节在各个转动状态下的回差角度，构建关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的一一对应关系，即得到静态回差映射关系。

S2、获取关节的目标转动角度和第一实际转动状态。

在机器人实际投入使用时，其关节端由于使用环境等原因，可能不便设置位置编码器或者相机等测试装置，则需要根据目标转动角度和上述静态回差映射关系，计算得到电机的驱动角度。因此，步骤S2获取当前关节的目标转动角度和第一实际转动状态。

S3、根据第一实际转动状态和静态回差映射关系，匹配得到关节的第一回差角度。

由于步骤S1已经进行了映射关系构建，在获取关节的实际转动状态后，可以匹配得到当前转动状态下准确的回差值。

S4、采用第一回差角度对目标转动角度进行补偿，以得到电机的第一驱动角度。

由于电机的驱动角度与关节的转动角度之间存在回差，在需要控制关节转动目标转动角度时，需要补偿该回差，以确定电机的驱动角度。

具体地，根据不同的转动状态，可以分为计算目标转动角度与第一回差角度之和得到第一驱动角度、计算目标转动角度与第一回差角度之差得到第一驱动角度以及直接将目标转动角度作为第一驱动角度。

S5、控制电机以第一驱动角度，驱动关节进行转动。

在本方案中，通过构建机器人关节的不同转动状态与对应的回差角度之间的映射关系，以及回差角度对目标转动角度的补偿关系，使得在机器人实际工作时，根据关节的实际转动状态，可以迅速、准确地匹配得到相应的回差角度，并计算得到电机的驱动角度，补偿电机与关节之间的刚性回差、柔性回差，提高机器人关节转动的准确性，进而提高机器人的控制效果。

在一可实施的方案中，步骤S1之前还包括：

测试得到机器人的关节在不同转动状态下的回差角度。

由于机器人的关节的转动状态（如方向、负载等）会影响其转动的回差，且不同的影响因素、以及影响因素的组合导致了其回差的复杂性。本公开考虑各种不同的转动条件，通过回差测试针对性地获取各个回差值。

具体地，控制机器人的关节在不同的转动状态下转动，并测试得到对应的回差角度。其中，电机的实际驱动角度通过电机端的位置编码器或者相机等测试装置测试驱动轴的转动角度，再根据驱动轴与关节轴之间转动角度的等效关系计算得到；关节的实际转动角度通过关节端的位置编码器或者相机等测试装置测试得到；回差角度为同一转动状态下电机的实际驱动角度与关节的实际转动角度之间的差值。

在本方案中，通过不同转动状态下的测试来获取关节对应的回差角度，可以充分考虑回差角度的各种影响因素，得到各个转动状态下准确的回差角度。

在一可实施的方案中，转动状态包括关节的关节运动方向、关节上有无负载、负载作用方向、负载大小、初始回差角度。

关节运动方向包括正向和负向，其中，运动方向的正负可以由操作人员根据实际需要进行自定义。

负载作用方向分为与关节运动方向相同、与关节运动方向相反。

关节上有无负载、负载大小均会影响传动丝长度，进而导致回差的变化，因此，也需要将其考虑在不同的转动状态中。负载大小可以根据电机的实际电流值或者拉力传感器等方式进行获取。

如果机器人中有连续的两个或者多个关节，一个关节对另一个关节的回差角度的影响也会体现在负载作用方向和负载大小上。

在本方案中，通过充分考虑到关节运动方向、关节上有无负载、负载作用方向、负载大小、初始回差角度等不同的转动状态以及相互之间的组合，可以准确、完备地构建各种状态下对应的静态回差映射关系，提高回差补偿的准确性。

在一可实施的方案中，步骤S2之前还包括：

控制电机驱动关节转动到最大角度位置或最小角度位置；

获取关节的第二转动角度和驱动轴的第三转动角度；

根据第二转动角度和第三转动角度，获取初始回差角度。

例如，对于可拆装的机器人，在拆装完成后，电机与关节之间可能存在一定的初始回差角度，此时需要先确定初始回差角度。

确定初始回差角度的方法可以包括：控制关节转动到最大角度位置（最大极限位置处）或者最小角度位置（最小极限位置处），此时可以根据关节的极限位置得知关节的第二转动角度，其中，极限位置是存在物理限位，可以通过测量设备事先测得相对于参考位置的关节角度。驱动轴的第三转动角度可以通过位置编码器等测试装置得到。根据驱动轴的第三转动角度，可以计算得到电机的驱动角度，根据电机的驱动角度和关节的转动角度，可以计算得到初始回差角度。

在本方案中，通过确定机器人的电机与关节之间的初始回差角度，可以排除机器人拆卸等因素导致的干扰，更加准确地确定回差角度，进而更加准确地控制机器人的关节。

在一可实施的方案中，步骤S4包括：

在关节上无负载且关节运动方向为正向时，计算目标转动角度与第一回差角度之和，得到第一驱动角度；

在关节上无负载且关节运动方向为负向时，计算目标转动角度与第一回差角度之差，得到第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为正向、负载作用方向为负向且负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于电机的最大驱动力时，计算目标转动角度与第一回差角度之和，得到第一驱动角度；

其中，摩擦力大小为电机驱动关节转动的综合摩擦力的大小；

在关节上有负载、关节运动方向为正向、负载作用方向为正向且负载大小大于或者等于摩擦力大小时，将目标转动角度作为第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为正向、负载作用方向为正向且负载大小小于摩擦力大小时，计算目标转动角度与第一回差角度之和，得到第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为负向、负载作用方向为正向且负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于电机的最大驱动力时，计算目标转动角度与第一回差角度之差，得到第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为负向、负载作用方向为负向且负载大小大于或者等于摩擦力大小时，将目标转动角度作为第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为负向、负载作用方向为负向且负载大小小于摩擦力大小时，计算目标转动角度与第一回差角度之差，得到第一驱动角度。

上述各种状态中所指的摩擦力大小，均为电机驱动关节转动的综合摩擦力的大小，例如，包括电机转动、减速机转动、丝传动、关节转动等过程的摩擦力。

另外，在以下两种转动状态下，电机无法驱动关节转动，因此报错：（1）关节上有负载、关节运动方向为正向、负载作用方向为负向且负载大小加上摩擦力大小大于电机的最大驱动力时；（2）关节上有负载、关节运动方向为负向、负载作用方向为正向且负载大小加上摩擦力大小大于电机的最大驱动力时。

除上述状态以外，电机的转动状态还可以根据机器人的实际工作需要进行自定义配置。

在本方案中，通过明确各个转动状态下回差角度对目标转动角度的补偿关系，可以准确地获取关节的第一驱动角度，提高关节转动的控制精度。

在一可实施的方案中，如图2所示，步骤S5之后包括：

S6、在检测到关节的转动状态发生变化时，获取关节的第二实际转动状态。

S7、根据第二实际转动状态和静态回差映射关系，匹配得到关节的第二回差角度。

S8、基于第一回差角度、第二回差角度和回差过渡带宽，确定从开始回差过渡到回差过渡完成之间各个时刻的中间回差角度。

其中，回差过渡带宽由操作人员根据实际机器人的控制需求进行设置，一般来说，在不影响机器人工作平稳性的前提下，回差过渡越快完成越好。

例如，可以根据第一回差角度、第二回差角度、回差过渡带宽以及预设的回差过渡模型，确定从开始回差过渡到回差过渡完成之间各个时刻的中间回差角度：

其中，为第一回差角度， />为第二回差角度，f为回差过渡带宽，t为回差过渡时间，/>，/>为中间回差角度，/>。

S9、采用中间回差角度对目标转动角度进行补偿，以得到不同时刻下电机的第二驱动角度。

S10、控制电机以第二驱动角度，驱动关节进行转动。

S11、当中间回差角度等于第二回差角度时，确定回差过渡完成，并继续控制所述电机基于所述第二回差角度对应的所述第二驱动角度进行转动，以驱动所述关节进行转动。

在中间回差角度从/>过渡到/>时，确定回差过渡完成。

在本方案中，通过设置回差过渡方式，可以实现不同的静态回差之间的平滑过渡，以提高机器人控制的平稳性。

在一可实施的方案中，负载大小通过电机的电流计算得到和/或通过拉力传感器测量得到。

在一可实施的方案中，实际转动角度通过位置传感器测量得到和/或通过相机测量得到。

在测试阶段，关节端可以设置传感器等测试装置，因此，可以通过上述方式获取负载大小、实际转动角度等参数。

当然，测试方式包括但不限于以上几种，也可以通过其他可行的方式获得。

在本方案中，通过设置传感器、测量电机电流等方式获取回差测试中的参数，可以使得回差值的测试更加准确，进而保证了后续回差补偿的准确性和可靠性。

在一可实施的方案中，机器人包括手术机器人、工业机器人、协作机器人。

例如，该机器人可以包括腹腔镜手术机器人。

在本方案中，包括手术机器人在内的多种机器人对高温、高湿等作业环境的要求更加严格，通过上述回差补偿、回差过渡的步骤对电机驱动角度进行控制，可以在机器人关节端不安装传感器的情况下实现对关节转动角度的精准控制，从而提高机器人工作的精确性和平稳性，以及提高机器人的综合性能。

下面以一具体的实施例，结合图3所示的手术器械的控制原理图，说明本实施例提供的机器人关节的驱动方法的实现原理。

本实施例包含一种回差补偿关系的确定方法，用于基于指令回差补偿（包括上述的第一回差角度）对手术器械关节转动角度指令/>（上述目标转动角度）进行补偿，以得到电机轴转动角度指令/>（上述第一驱动角度）的方法，即对应上述步骤S5的具体实现方式。

具体地，可根据关节运动过程中的电机驱动力矩（等效到关节端的表示）（上述电机的最大驱动力）、电机轴角速度/>（等效到关节端的表示）、关节静摩擦力矩/>（上述的摩擦力大小）、外部负载力矩/>（上述的负载大小）的大小与方向之间的关系，得到用于驱动电机转动的电机轴转动角度指令/>（等效到关节端的表示）和手术器械关节转动角度指令/>关于关节角度指令回差补偿/>之间关系的基础公式。

以及得到电机转动的电机轴转动角度反馈值（等效到关节端的表示）和手术器械关节转动角度反馈值/>关于关节角度反馈回差补偿/>（等效到关节端的表示）基础公式（如图4），图4各个公式中的/>、/>、/>、/>、/>、/>仅用于说明参数相互之间的关系，不表示具体数值，各个公式中上述参数的具体数值是根据实际接收的角度指令或者测试得到的回差值确定的。

主要包含以下步骤：

（1）检测关节是否空载运动；若是，转步骤（2），若不是转步骤（5）；检测方法可以通过电机反馈电流实现；

（2）检测关节是否正向运动；若是，转步骤（3），若不是转步骤（4）；

（3）得到正向空载运动关节的回差补偿关系的基础公式：

（4）得到负正向空载运动关节的回差补偿关系的基础公式：

（5）检测关节是否正向运动，若是转步骤（6），若不是转步骤（13）；检测方法根据电机转动角度是否大于0或某个比较小的正数实现；

（6）检测外部力矩方向是否与运动方向相同，若不相同转步骤（7），若相同转步骤（10）；检测方法是方向与/>是否同向；

（7）检测外部力矩加上关节摩擦力矩是否超过电机设定最大电流，若是，转步骤（8），若不是，转步骤（9）；

（8）输出负向过载报错；

（9）输出电机正向运动受到许用负向外部力矩下的回差补偿关系的基础公式（这里的许用表示电机所能承受的外部力）：

（10）检测外部力矩是否大于等于关节摩擦力矩大小，若是，转步骤（11），若不是转步骤（12）；

（11）输出电机正向运动受到许用正向外部力矩，且外部力矩大小大于等于关节静摩擦力矩时关节的回差补偿关系的基础公式：

（12）输出电机正向运动受到许用正向外部力矩，且外部力矩大小小于关节静摩擦力矩时关节的回差补偿关系的基础公式：

（13）检测外部力矩方向是否与运动方向相同，若不相同转步骤（14），若相同转步骤（17）；检测方法是方向与/>是否同向；

（14）检测外部力矩加上关节摩擦力矩是否超过电机设定最大电流，若是，转步骤（15），若不是，转步骤（16）；

（15）输出正向过载报错；

（16）输出电机负向运动受到许用正向外部力矩下的回差补偿关系的基础公式：

（17）检测外部力矩是否大于等于关节摩擦力矩大小，若是，转步骤（18），若不是转步骤（19）；

（18）输出电机负向运动受到许用负向外部力矩，且外部力矩大小大于等于关节静摩擦力矩时关节回差补偿关系的基础公式：

（19）输出电机负向运动受到许用负向外部力矩，且外部力矩大小小于关节静摩擦力矩时关节回差补偿关系的基础公式：

其中，关节静摩擦力矩、关节不同位置的回差值，可以事先测试得到。外部力矩可通过手术器械驱动单元部分的力传感器得到，也可以通过电机电流综合值得到。

本实施例还包含一种回差过渡方法，用于实现不同的静态回差之间的过渡，即对应上述步骤S8-S14的方案，主要包含以下步骤：

（1）检测关节的转动状态是否发生变化，若是，转步骤（2），若不是，回差补偿值不变，转步骤（7）；

（2）根据静态回差映射关系确定初始回差值（上述第一回差角度）和确定期望回差值/>（上述第二回差角度）；

（3）确定回差过渡补偿带宽为f（上述回差过渡带宽）；用于调节回差补偿过渡时间，f越大则回差过渡时间越短；

（4）执行回差过渡算法，其公式可以如下：

式中，t为回差过渡补偿耗时， ； />为回差过渡补偿值（上述中间回差角度），/>；

需要说明的是，上式的和/>均为矢量， />表示期望回差值与初始回差值之间的差值大小。

回差过渡补偿方法：

对于指令

对于反馈

/>

（5）检测回差过渡是否完成，若不是转步骤（5）；若是，转步骤（6）；

（6）回差补偿过渡结束，输出最终回差补偿值（即上述第二回差角度）。

本实施例还包含一种关节的第二驱动角度的获取方法，即对应上述步骤S2~S3以及S7~S13的方案，实现从第一回差角度到第二回差角度的过渡。它是根据关节指令角度和外部力/>信息，将关节角度指令（上述目标转动角度）利用关节指令回差（上述第一回差角度或第二回差角度）补偿，得到补偿后的关节指令/>（上述第一驱动角度），具体实施步骤如下：

（1）根据期望关节角度指令（上述目标转动角度）、期望关节角速度指令（可以根据目标转动角度与转动周期计算得到）和关节外部力矩大小与方向、关节摩擦力矩大小，确定期望的回差补偿关系的基础公式，以及关节指令回差期望值补偿后的关节指令（上述第二回差角度）；

（2）根据期望的关节回差补偿关系的基础公式，确定关节指令回差期望值（上述第二回差角度）；根据当前的关节回差补偿关系的基础公式，确定关节指令回差当前值（上述第一回差角度）；

（3）根据上述的回差过渡方法，确定关节指令回差补偿值；过渡完成后，，即当前关节静态回差值更新到过渡后状态；

（4）根据关节指令回差补偿值（上述第二回差角度），确定补偿后的关节的第三驱动角度，它也是电机轴关节角度（上述第二驱动角度）等效到关节端的指令值。

本实施例还包含一种关节角度反馈回差补偿模型，即关节转动角度的获取方法，用于根据电机的驱动轴的转动角度估测关节的转动角度。它是根据电机等效反馈角度（电机的实际驱动角度）、电机等效反馈角速度/>（根据实际驱动角度和电机的控制周期得到）和外部力/>（负载大小）信息，将电机轴等效关节角度反馈值/>利用关节角度反馈回差补偿/>（回差角度），得到关节角度反馈估计值/>，具体实施步骤如下：

（1）根据电机等效反馈角度、电机等效反馈角速度和关节外部力矩大小与方向、关节摩擦力矩大小，确定期望的关节角度反馈回差静态基，以及关节角度反馈回差期望值，即根据静态回差映射关系确定第二回差角度；

（2）根据期望的关节角度反馈回差静态基，确定关节角度反馈回差期望值；根据前一关节反馈回差静态基，确定前一关节反馈回差初始值（初始值），即根据静态回差映射关系确定第一回差角度；

（3）根据回差过渡模型，确定关节角度反馈回差补偿值（即中间回差角度）；过渡完成后，更新/>，前一关节角度反馈回差静态基更新到过渡后状态；

（4）根据关节角度反馈回差补偿值，确定关节角度反馈估计值，即根据电机的实际驱动角度和中间回差角度，估测关节的实际转动角度；

上述关节反馈回差补偿模型，是进行关节回差辨识的算法基础，我们可设计工装通过视觉等其他无接触的方式获取关节的实际转动角度，利用不同情况下关节回差补偿关系的基础公式和电机端编码器反馈的电机的驱动轴的转动角度/>以及减速比N，可以获得，分别辨识出不同情况下的回差值/>，在确定电机的第一驱动角度时，令/>，在估测关节的实际转动角度时，令/>= />。

本实施例包含一种机器人关节的驱动控制框架。该框架将关节指令（上述第一驱动角度）与关节反馈（关节的实际转动角度）拆分，分别根据关节指令（目标转动角度）和电机角度反馈（电机的实际驱动角度）分别进行回差补偿，使得关节指令不直接用于电机轴控制，电机轴反馈不直接作为关节端反馈，而是充分考虑到关节回差（回差角度）的影响，认为上层关节指令通过补偿后得到电机轴端指令（第一驱动角度）实现电机轴控制，电机轴反馈通过补偿后获得关节端关节角度反馈值（估测得到的关节的实际转动角度），从而实现关节指令与关节反馈的对应，提高了关节回差状态变化时的响应和关节回差状态变化后的控制精度。主要包含以下步骤或环节：

（1）根据上层控制算法得到关节角度指令；

（2）根据，利用微分算法得到关节角速度指令/>；图3中s为自动控制领域的微分环节；计算方法为：

式中，为上一周期关节角度指令；Ts为控制周期；

（3）根据、外部力矩/>的符号和大小、以及关节静摩擦力矩大小，利用关节的回差补偿关系的基础公式（如图4），得到补偿后的关节指令/>；

（4）根据减速比，计算电机轴转动角度指令（上述第二驱动角度），式中，N为减速比，包含了减速机的减速比和丝传动部分的减速比，/>为电机轴端转动角度指令值；

（5）根据电机轴端转动角度指令值，根据电机端位置编码器反馈得到的电机轴端转动角度反馈值/>和驱动器采集的电机电流/>，利用驱动器内部三环控制算法，驱动电机转动；

（6）根据电机端位置编码器反馈得到的电机轴端转动角度反馈值和减速比N，计算等效到关节端的电机轴关节角度反馈值/>；

（7）根据等效到关节端的电机轴关节角度反馈值，利用微分算法，得到电机轴角速度反馈值

式中，为上一周期等效到关节端的电机轴关节角度反馈值；Ts为控制周期；

（8）根据等效到关节端的电机轴关节角度反馈值，利用关节反馈回差补偿模型，计算关节角度反馈估计值/>；

其中，外部力矩的大小和方向（符号）可基于动力盒处增加拉力传感器或微型扭矩传感器直接测得，也可通过电机电流估计获得。

其中，关节静摩擦力矩大小可通过空载时，通过静摩擦力矩测试（成熟算法工艺）得到。

本具体的实施例的效果在于：提供了一种完备的静态回差映射关系以及关节回差的补偿关系，并通过回差过渡方法实现不同回差角度的平滑过渡。具体包括：通过关节的目标转动角度和回差角度，补偿得到电机的第一驱动角度，以驱动关节进行转动；通过电机的驱动轴的转动角度和回差角度，估测得到电机的转动角度。相比较传统的神经网络算法和滞回曲线补偿模型，该方法的参数辨识更完备和科学，指令补偿也是可控、安全的。

本实施例提供的机器人关节的驱动方法，通过预先测试得到机器人关节在不同的转动状态下的回差角度，确定回差角度对目标转动角度的补偿关系，以及设计相应的回差过渡方法，使得在机器人实际工作时，根据关节的实际转动状态，可以迅速、准确地匹配得到相应的回差角度，并计算得到电机的驱动角度，以实现回差补偿和回差过渡，提高机器人关节转动的精确性和平稳性，进而提高机器人的综合控制效果。

实施例2

本实施例提供一种机器人关节的驱动***，如图5所示，该驱动***包括：

映射关系构建模块1，用于构建机器人的关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系；

其中，回差角度用于表征机器人中，电机的实际驱动角度与关节的实际转动角度之间的差值；实际驱动角度基于电机的驱动轴的第一转动角度、驱动轴与关节的关节轴之间的等效关系计算得到；

第一状态获取模块2，用于获取关节的目标转动角度和第一实际转动状态；

第一回差获取模块3，用于根据第一实际转动状态和静态回差映射关系，匹配得到关节的第一回差角度；

第一角度获取模块4，用于采用第一回差角度对目标转动角度进行补偿，以得到电机的第一驱动角度；

第一驱动模块5，用于控制电机以第一驱动角度，驱动关节进行转动。

在一可实施的方案中，如图6所示，驱动***还包括：

回差测试模块6，用于测试得到关节在不同转动状态下的回差角度。

在一可实施的方案中，转动状态包括关节的关节运动方向、关节上有无负载、负载作用方向、负载大小、初始回差角度。

在一可实施的方案中，驱动***还包括：

初始转动控制模块7，用于控制电机驱动关节转动到最大角度位置或最小角度位置；

初始角度获取模块8，用于获取关节的第二转动角度和驱动轴的第三转动角度；

初始回差获取模块9，用于根据第二转动角度和第三转动角度，获取初始回差角度。

在一可实施的方案中，第一角度获取模块4还用于：

在关节上无负载且关节运动方向为正向时，计算目标转动角度与第一回差角度之和，得到第一驱动角度；

在关节上无负载且关节运动方向为负向时，计算目标转动角度与第一回差角度之差，得到第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为正向、负载作用方向为负向且负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于电机的最大驱动力时，计算目标转动角度与第一回差角度之和，得到第一驱动角度；

其中，摩擦力大小为电机驱动关节转动的综合摩擦力的大小；

在关节上有负载、关节运动方向为正向、负载作用方向为正向且负载大小大于或者等于摩擦力大小时，将目标转动角度作为第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为正向、负载作用方向为正向且负载大小小于摩擦力大小时，计算目标转动角度与第一回差角度之和，得到第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为负向、负载作用方向为正向且负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于电机的最大驱动力时，计算目标转动角度与第一回差角度之差，得到第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为负向、负载作用方向为负向且负载大小大于或者等于摩擦力大小时，将目标转动角度作为第一驱动角度；

在关节上有负载、关节运动方向为负向、负载作用方向为负向且负载大小小于摩擦力大小时，计算目标转动角度与第一回差角度之差，得到第一驱动角度。

在一可实施的方案中，当关节的转动状态发生变化时，如图6所示，该驱动***还包括：

第二状态获取模块10，用于在检测到关节的转动状态发生变化时，获取关节的第二实际转动状态；

第二回差获取模块11，用于根据第二实际转动状态和静态回差映射关系，匹配得到关节的第二回差角度；

第三回差获取模块12，用于基于第一回差角度、第二回差角度和回差过渡带宽，获取确定从开始回差过渡到回差过渡完成之间各个时刻的中间回差角度；

第二角度获取模块13，用于采用中间回差角度对目标转动角度进行补偿，以得到不同时刻下电机的第二驱动角度；

第二驱动模块14，用于控制电机以第二驱动角度，驱动关节进行转动；

过渡完成确定模块15，用于当中间回差角度等于第二回差角度时，确定回差过渡完成，并继续控制电机基于第二回差角度对应的第二驱动角度进行转动，以驱动关节进行转动。

在一可实施的方案中，负载大小通过电机的电流计算得到和/或通过拉力传感器测量得到；

在一可实施的方案中，实际转动角度通过位置传感器测量得到和/或通过相机测量得到。

在一可实施的方案中，机器人包括手术机器人、工业机器人、协作机器人。

对于***实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本公开方案的目的。

本实施例提供的机器人关节的驱动***，通过预先测试得到机器人关节在不同的转动状态下的回差角度，确定回差角度对目标转动角度的补偿关系，以及设计相应的回差过渡方法，使得在机器人实际工作时，根据关节的实际转动状态，可以迅速、准确地匹配得到相应的回差角度，并计算得到电机的驱动角度，以实现回差补偿和回差过渡，提高机器人关节转动的精确性和平稳性，进而提高机器人的综合控制效果。

实施例3

本实施例提供了一种电子设备，图7为该电子设备的模块示意图。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，处理器执行程序时实现实施例1的机器人关节的驱动方法。图7显示的电子设备30仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同***组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。

总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。

存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)323。

存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本公开实施例1的机器人关节的驱动方法。

电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图7所示，网络适配器36通过总线33与模型生成的设备30的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备30使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID（磁盘阵列）***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

实施例4

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现实施例1的机器人关节的驱动方法。

其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。

在可能的实施方式中，本公开还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现实施例1的机器人关节的驱动方法。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

实施例5

本公开实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例1中的机器人关节的驱动方法。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开的计算机程序产品的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

虽然以上描述了本公开的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本公开的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本公开的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本公开的保护范围。

Claims (19)

1.一种机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法包括：

构建所述机器人的关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系；

其中，所述回差角度用于表征所述机器人中，电机的实际驱动角度与所述关节的实际转动角度之间的差值；所述实际驱动角度基于所述电机的驱动轴的第一转动角度、所述驱动轴与所述关节的关节轴之间的等效关系计算得到；

获取所述关节的目标转动角度和第一实际转动状态；

根据所述第一实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第一回差角度；

采用所述第一回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到所述电机的第一驱动角度；

控制所述电机以所述第一驱动角度，驱动所述关节进行转动。

2.如权利要求1所述的机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述构建所述机器人的关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系的步骤之前还包括：

测试得到所述关节在不同所述转动状态下的所述回差角度。

3.如权利要求2所述的机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述转动状态包括所述关节的关节运动方向、所述关节上有无负载、负载作用方向、负载大小、初始回差角度中的至少一种。

4.如权利要求3所述的机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述获取所述关节的目标转动角度和第一实际转动状态的步骤之前还包括：

控制所述电机驱动所述关节转动到最大角度位置或最小角度位置；

获取所述关节的第二转动角度和所述驱动轴的第三转动角度；

根据所述第二转动角度和所述第三转动角度，获取所述初始回差角度。

5.如权利要求3所述的机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述采用所述第一回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到所述电机的第一驱动角度的步骤包括：

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为正向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为负向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

其中，所述摩擦力大小为所述电机驱动所述关节转动的综合摩擦力的大小；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小与所述摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的所述最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度。

6.如权利要求1-5中任一项所述的机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述控制所述电机以所述第一驱动角度，驱动所述关节进行转动的步骤之后还包括：

在检测到所述关节的转动状态发生变化时，获取所述关节的第二实际转动状态；

根据所述第二实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第二回差角度；

基于所述第一回差角度、所述第二回差角度和回差过渡带宽，获取从开始回差过渡到回差过渡完成之间各个时刻的中间回差角度；

采用所述中间回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到不同时刻下所述电机的第二驱动角度；

控制所述电机以所述第二驱动角度，驱动所述关节进行转动；

当所述中间回差角度等于所述第二回差角度时，确定所述回差过渡完成，并继续控制所述电机基于所述第二回差角度对应的所述第二驱动角度进行转动，以驱动所述关节进行转动。

7.如权利要求3-5中任一项所述的机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述负载大小通过所述电机的电流计算得到和/或通过拉力传感器测量得到；

和/或，

所述实际转动角度通过位置传感器测量得到和/或通过相机测量得到。

8.如权利要求1-5中任一项所述的机器人关节的驱动方法，其特征在于，所述机器人包括手术机器人、工业机器人、协作机器人中的至少一种。

9.一种机器人关节的驱动***，其特征在于，所述驱动***包括：

映射关系构建模块，用于构建所述机器人的关节的各个转动状态与对应的回差角度之间的静态回差映射关系；

其中，所述回差角度用于表征所述机器人中，电机的实际驱动角度与所述关节的实际转动角度之间的差值；所述实际驱动角度基于所述电机的驱动轴的第一转动角度、所述驱动轴与所述关节的关节轴之间的等效关系计算得到；

第一状态获取模块，用于获取所述关节的目标转动角度和第一实际转动状态；

第一回差获取模块，用于根据所述第一实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第一回差角度；

第一角度获取模块，用于采用所述第一回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到所述电机的第一驱动角度；

第一驱动模块，用于控制所述电机以所述第一驱动角度，驱动所述关节进行转动。

10.如权利要求9所述的机器人关节的驱动***，其特征在于，所述驱动***还包括：

回差测试模块，用于测试得到所述关节在不同所述转动状态下的所述回差角度。

11.如权利要求10所述的机器人关节的驱动***，其特征在于，所述转动状态包括所述关节的关节运动方向、所述关节上有无负载、负载作用方向、负载大小、初始回差角度中的至少一种。

12.如权利要求11所述的机器人关节的驱动***，其特征在于，所述驱动***还包括：

初始转动控制模块，用于控制所述电机驱动所述关节转动到最大角度位置或最小角度位置；

初始角度获取模块，用于获取所述关节的第二转动角度和所述驱动轴的第三转动角度；

初始回差获取模块，用于根据所述第二转动角度和所述第三转动角度，获取所述初始回差角度。

13.如权利要求11所述的机器人关节的驱动***，其特征在于，所述第一角度获取模块还用于：

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为正向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上无负载且所述关节运动方向为负向时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小与摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

其中，所述摩擦力大小为所述电机驱动所述关节转动的综合摩擦力的大小；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为正向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之和，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为正向且所述负载大小与所述摩擦力大小之和小于或者等于所述电机的所述最大驱动力时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小大于或者等于所述摩擦力大小时，将所述目标转动角度作为所述第一驱动角度；

在所述关节上有负载、所述关节运动方向为负向、所述负载作用方向为负向且所述负载大小小于所述摩擦力大小时，计算所述目标转动角度与所述第一回差角度之差，得到所述第一驱动角度。

14.如权利要求9-13中任一项所述的机器人关节的驱动***，其特征在于，所述驱动***还包括：

第二状态获取模块，用于在检测到所述关节的转动状态发生变化时，获取所述关节的第二实际转动状态；

第二回差获取模块，用于根据所述第二实际转动状态和所述静态回差映射关系，匹配得到所述关节的第二回差角度；

第三回差获取模块，用于基于所述第一回差角度、所述第二回差角度和回差过渡带宽，获取从开始回差过渡到回差过渡完成之间各个时刻的中间回差角度；

第二角度获取模块，用于采用所述中间回差角度对所述目标转动角度进行补偿，以得到不同时刻下所述电机的第二驱动角度；

第二驱动模块，用于控制所述电机以所述第二驱动角度，驱动所述关节进行转动；

过渡完成确定模块，当所述中间回差角度等于所述第二回差角度时，确定所述回差过渡完成，并继续控制所述电机基于所述第二回差角度对应的所述第二驱动角度进行转动，以驱动所述关节进行转动。

15.如权利要求11-13中任一项所述的机器人关节的驱动***，其特征在于，所述负载大小通过所述电机的电流计算得到和/或通过拉力传感器测量得到；

和/或，

所述实际转动角度通过位置传感器测量得到和/或通过相机测量得到。

16.如权利要求9-13中任一项所述的机器人关节的驱动***，其特征在于，所述机器人包括手术机器人、工业机器人、协作机器人中的至少一种。

17.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并用于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权利要求1-8中任一项所述的机器人关节的驱动方法。

18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的机器人关节的驱动方法。

19.一种计算机程序产品，包括计算机程序，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1-8中任一项所述的机器人关节的驱动方法。