机械臂、机械臂控制方法及系统与流程

1.本说明书涉及机器人技术领域，特别涉及一种机械臂、机械臂控制方法及系统。


背景技术：

2.随着自动化设备的普及，机械臂广泛的应用于工业和医疗等领域。在一些情况下，为了更好实现人机交互，需要用户手动拖动机械臂。
3.因此，有必要提供一种机械臂控制方法，使用户在拖动机械臂时，机械臂运动更轻快、平稳和顺滑，提升机械臂的拖动手感，提高用户体验。


技术实现要素：

4.本说明书实施例之一提供一种机械臂控制方法，所述机械臂包括关节和与所述关节通信连接的力矩控制器、速度偏差控制器和扰动补偿器，所述关节包括电机端和与所述电机端驱动连接的负载端；所述机械臂控制方法包括：确定所述力矩控制器输出的第一控制电流；确定所述速度偏差控制器输出的第二控制电流；确定所述扰动补偿器输出的第三控制电流；基于所述第一控制电流、所述第二控制电流以及所述第三控制电流，确定所述电机端的输入电流。
5.本说明书实施例之一提供一种机械臂控制系统，所述机械臂包括关节和与所述关节通信连接的力矩控制器、速度偏差控制器和扰动补偿器，所述关节包括电机端和与所述电机端驱动连接的负载端；所述机械臂控制系统包括：第一确定模块，所述第一确定模块用于确定所述力矩控制器输出的第一控制电流；第二确定模块，所述第二确定模块用于确定所述速度偏差控制器输出的第二控制电流；第三确定模块，所述第三确定模块用于确定所述扰动补偿器输出的第三控制电流；第四确定模块，所述第四确定模块用于基于所述第一控制电流、所述第二控制电流以及所述第三控制电流，确定所述电机端的输入电流。
6.本说明书实施例之一提供一种机械臂，所述机械臂包括关节，所述关节包括电机端和与所述电机端驱动连接的负载端；力矩控制器，所述力矩控制器与所述电机端和所述负载端通信连接，所述力矩控制器用于基于输入的期望力矩值和所述负载端的实际力矩值确定第一控制电流，并将所述第一控制电流反馈到所述电机端；速度偏差控制器，所述速度偏差控制器与所述电机端和所述负载端通信连接，所述速度偏差控制器用于基于所述电机端的角速度和所述负载端的角速度确定第二控制电流，并将所述第二控制电流反馈到所述电机端；扰动补偿器，所述扰动补偿器与所述电机端和所述负载端通信连接，所述扰动补偿器用于基于所述电机端的角速度、所述负载端的实际力矩值以及当前时刻所述电机端的输入电流确定第三控制电流，并将所述第三控制电流反馈到所述电机端；所述电机端基于所述第一控制电流、所述第二控制电流和所述第三控制电流驱动所述负载端运动。
附图说明
7.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进
行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
8.图1是根据本说明书一些实施例所示的机械臂运动控制系统的应用场景示意图；
9.图2是根据本说明书一些实施例所示的机械臂的简易结构示意图；
10.图3是根据本说明书一些实施例所示的机械臂控制流程示意图；
11.图4是根据本说明书一些实施例所示的机械臂的工作原理示意图；
12.图5是根据本说明书一些实施例所示的力矩控制器的工作原理示意图；
13.图6是根据本说明书一些实施例所示的速度偏差控制器的工作原理示意图；
14.图7是根据本说明书一些实施例所示的扰动补偿器的工作原理示意图；
15.图8是根据本说明书一些实施例所示的机械臂运动控制系统的示例性模块图。
具体实施方式
16.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
17.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
18.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
19.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
20.本说明书一些实施例提供了一种机械臂以及机械臂控制方法，该机械臂包括关节、与关节通信连接的多个控制器，以及设置在关节上的多个传感器。其中，关节包括电机端和负载端。在一些实施例中，本说明书提供的机械臂可以利用传感器检测关节运动时的运动学参数(例如，力矩、角速度等)，并将运动学参数反馈至控制器，控制器可以结合运动学参数和其他参数输出控制电流并反馈至电机端的电机，使得电机输出相应的力矩。在一些实施例中，本说明书涉及的控制器可以包括力矩控制器、速度偏差控制器以及扰动补偿器。通过力矩控制器控制电机输出的力矩，并通过速度偏差控制器和扰动补偿器对力矩控制器的输出控制量(例如，控制电流)进行修正，提高机械臂的控制精度。在一些实施例中，多个传感器可以包括用于检测电机端和负载端角速度的角速度传感器(例如，检测负载端角速度的第一编码器和检测电机端角速度的第二编码器)，该角速度可以反馈至速度偏差控制器，速度偏差控制器可以结合该角速度和其他参数生成相应的控制电流。在一些实施
例中，多个传感器还可以包括用于检测负载端实际力矩值的力矩传感器。该实际力矩值可以反馈至力矩控制器和扰动补偿器，两者可以结合实际力矩值和其他参数分别确定各自输出的控制电流。在一些情况下，本说明书通过上述多个传感器对关节的运动参数直接进行测定，结果更加准确。在一些情况下，本说明书利用多个控制器基于这些测定的运动参数确定的控制电流误差也更小，具有更好的控制效果。
21.图1是根据本说明书一些实施例所示的机械臂控制系统的应用场景示意图。如图1所示，在一些实施例中，机械臂控制系统100可以包括机械臂110、网络120、至少一个终端130、处理设备140和存储设备150。该系统100中的多个组件之间可以通过网络120互相连接。例如，处理设备140和机械臂110可以通过网络120连接或通信。
22.图2是根据本说明书一些实施例所示的机械臂的简易结构示意图；图3是根据本说明书一些实施例所示的机械臂控制流程示意图。如图2和图3所示，在一些实施例中，机械臂110可以包括关节111、与关节111通信连接的力矩控制器116、速度偏差控制器117和扰动补偿器118，以及设置在关节111上的力矩传感器114和角速度传感器115。其中，关节111可以包括电机端112和与电机端112驱动连接的负载端113。电机端112可以是指一个关节111中电机所在的一端。负载端113是指一个关节111中承受负载的一端。在一些实施例中，电机可以与力矩控制器116、速度偏差控制器117和扰动补偿器118通信连接。电机可以接收力矩控制器116、速度偏差控制器117和扰动补偿器118反馈的与力矩值相关联的控制电流并输出相应大小的力矩，驱动电机端112和负载端113运动。
23.在一些实施例中，电机端112和负载端113之间设置有传动装置(例如，减速器1101)，电机输出力矩时，不仅驱动电机端112运动，还可以通过传动装置将力矩传递给负载端113进而驱动负载端113运动。在一些实施例中，由于机械臂110的负载端113通常需要具有较大的力矩，因此传动装置可以为减速器1101。在一些情况下，当电机的输出功率相同时，减速器可以降低转速，进而提高传递至负载端113的力矩。在一些实施例中，传动装置可以包括但不限于谐波减速器、基于摆线行星原理的减速器以及多级精密齿轮减速器等。在本实施例中，传动装置可以为谐波减速器。
24.在一些实施例中，力矩传感器114设置在关节111的负载端113。力矩传感器114可以检测负载端113的实际力矩值。实际力矩值可以是指作用在负载端113上的力矩。示例性的，力矩传感器114可以检测到作用于负载端113的力矩的物理变化，并产生与之相关联的电信号。所述相关联的电信号可以是指电信号与力矩的物理变化存在映射关系，若确定两者中任意一个数据，则可以根据映射关系确定另一个数据。在本实施例中，电信号可以是电压信号，其电压信号的电压范围可以在
‑
2.5v～ 2.5v之间。其中，电压范围与力矩传感器114的型号有关。在一些替代性实施例中，选用其他类型的力矩传感器114时，电压信号的电压范围还可以在0～10v，或者
‑
10v～10v之间。在一些实施例中，力矩传感器114的类型可以包括但不限于非接触式力矩传感器(例如，应变式、磁电式、光纤式和光电式传感器等)、无线力矩传感器、电子式力矩传感器等。
25.在一些实施例中，机械臂110还可以包括第一滤波器1191，第一滤波器1191可以与力矩传感器114、扰动补偿器118以及力矩控制器116通信连接。第一滤波器1191可以用于基于设定的第一预设频率范围对电压信号进行过滤，并将已过滤的电压信号转换为力矩值之后反馈到扰动补偿器118和力矩控制器116。
26.在一些情况下，力矩传感器114产生的电压信号中不仅包含了与负载端113的实际力矩值相关联的电压信号，还包含了噪声信号。第一滤波器1191可以对电压信号进行过滤，剔除掉噪声信号，使得转化后得到的力矩值更加准确。
27.在一些实施例中，处于第一预设频率范围内的电压信号为与负载端113的实际力矩值相关联的电压信号，而处于第一频率范围之外的电压信号可以称为噪声信号。因此，为了将处于第一预设频率范围内的电压信号保留，第一滤波器1191可以为低通滤波器。而第一预设频率范围的取值可以根据对电压信号的频域分析确定。关于第一滤波器对电压信号进行过滤以及第一预设频率范围的取值的更多细节可以参见图4中步骤410的描述。
28.在一些实施例中，机械臂110还可以包括误差补偿装置，误差补偿装置可以与第一滤波器1191、扰动补偿器118以及力矩控制器116通信连接。误差补偿装置可以用于在将已过滤的电压信号转换为力矩值并反馈到力矩控制器116和扰动补偿器118之前，对力矩值进行零点漂移补偿和重力补偿，保证得到的力矩值的准确性。关于对力矩值进行零点漂移补偿以及重力补偿的更多细节可以参见图4步骤410的描述。
29.在一些实施例中，角速度传感器115可以用于检测电机端112和负载端113的角速度。在本说明书实施例中，角速度传感器115可以为编码器。在一些实施例中，角速度传感器115可以包括分别设置在负载端113和电机端112的第一编码器1151和第二编码器1152，第一编码器1151和第二编码器1152分别用于检测负载端113和电机端112的角速度并产生相应的传感信号。示例性的，以第一编码器1151检测负载端113的角速度为例，第一编码器1151可以获取在采样时间开始时表示的第一角度和在采样时间结束时表示的第二角度，基于第一角度、第二角度以及采样时间就可以确定角速度。进一步的，第一编码器1151可以产生与角速度相关联的第一速度信号，并将速度信号反馈给与之通信连接的控制器(例如，扰动补偿器118和速度偏差控制器117)。在一些实施例中，第一速度信号是指能够反映物体速度的信号。速度信号的类型可以包括模拟信号或者数字信号。类似的，第二编码器1152也可以采用同样的方法确定电机端112的角速度，产生第二速度信号并反馈给与之通信连接的控制器(例如，速度偏差控制器117)。在一些替代性实施例中，可以通过其他传感器确定电机端112和负载端113的角速度，包括但不限于陀螺仪、霍尔传感器、角度感应同步器等。
30.在一些实施例中，第一编码器1151与扰动补偿器118之间通信连接有第二滤波器1192。第二编码器1152与扰动补偿器118以及速度偏差控制器117之间通信连接有第三滤波器1193。在一些实施例中，由于因电气或周围环境等其他因素引入的噪声干扰，导致第一编码器1151和第二编码器1152产生的速度信号中还存在噪声信号，为了得到真实的速度信息，需要将速度信号中的噪声信号剔除。在一些实施例中，第二滤波器1192和第三滤波器1193可以用于对第一速度信号和第二速度信号进行过滤，剔除速度信号中的噪声，使得控制器输出的控制电流更加准确，提高机械臂110控制精度。
31.在一些实施例中，第二滤波器1192可以用于在将第一速度信号反馈到速度偏差控制器117之前，基于设定的第二预设频率范围对第一速度信号进行过滤，并将已过滤的第一速度信号反馈到速度偏差控制器117。第三滤波器1193用于在将第二速度信号反馈到扰动补偿器118和速度偏差控制器117之前，基于设定的第二预设频率范围对第二速度信号进行过滤，并将已过滤的第二速度信号反馈到扰动补偿器118和速度偏差控制器117。示例性的，以第二滤波器1192为例，第二滤波器1192可以将第一速度信号中处于第二预设频率范围内
的信号成分保留(也即使其能够通过第二滤波器1192，反馈至相应的控制器)，而位于第二预设频率范围之外的信号成分则被剔除。所述第二预设频率范围可以通过对速度信号的频率成分分析确定。示例性的，速度信号中的噪声信号为高频(例如，信号频率高于800hz)，速度信号为低频(例如，信号频率低于800hz)。在一些实施例中，第二预设频率的取值范围可以包括100hz
‑
1000hz。在一些实施例中，第二预设频率的取值范围可以包括200hz
‑
900hz。在一些实施例中，第二预设频率的取值范围可以包括300hz
‑
800hz。在一些实施例中，第二滤波器1192、第三滤波器1193可以与第一滤波器1191相同或者相似。例此处不再赘述。
32.在一些实施例中，力矩控制器116可以控制电机输出的力矩。例如，力矩控制器116可以与电机通信连接，通过向电机发送控制电流控制电机输出相应的力矩。在一些实施例中，力矩控制器116可以基于负载端113的实际力矩值和输入至力矩控制器116的期望力矩值输出第一控制电流。
33.在一些实施例中，除了通过力矩传感器114直接获取负载端113的实际力矩值之外，还可以通过电机的工作电流计算负载端113的实际力矩值，或者可以通过六维力传感器计算负载端113的实际力矩值，具体的测算过程此处不再赘述。
34.在一些实施例中，力矩控制器116可以将用户手动输入的力矩值作为期望力矩值。期望力矩值可以是指期望电机输出的力矩。示例性的，用户可以通过输入设备输入期望电机输出的力矩。例如，用户可直接在力矩控制器116上输入电机输出的力矩为固定值1n
·
m，则该力矩值可以作为输入至力矩控制器116的期望力矩值。在一些实施例中，期望力矩值还可以通过其他方式确定，例如，通过期望力矩确定模型确定，又例如，直接从存储设备150中获取。关于获取期望力矩值的更多细节可以参见图4步骤410的描述，此处不再赘述。
35.在一些实施例中，速度偏差控制器117可以用于控制电机端112的角速度和负载端113的角速度，使两者的偏差量在设定的范围内。在一些实施例中，速度偏差控制器117可以根据电机端112的角速度(基于传动装置的传动比折算后)与负载端113的角速度的偏差量，计算出对电机输入电流的修正量，以使得电机端112的角速度和负载端113的角速度的偏差量在设定的范围内，使得机械臂110运动更加平稳。在本说明书中，速度偏差控制器117输出的所述对电机输入电流的修正量可以称为第二控制电流。在一些实施例中，电机端112的角速度和负载端113的角速度的偏差量的取值范围可以包括
‑
0.030rad/s～0.015rad/s。在一些实施例中，电机端112的角速度和负载端113的角速度的偏差量的取值范围可以包括
‑
0.025rad/s～0.020rad/s范围内。在一些实施例中，电机端112的角速度和负载端113的角速度的偏差量的取值范围可以包括
‑
0.023rad/s～0.023rad/s范围内。
36.在一些实施例中，扰动补偿器118可以用于修正因电机模型参数(例如，电机的转动惯量、电流力矩系数等)不准确造成的输出误差。在一些实施例中，扰动补偿器118可以用于基于输入电机的控制电流以及电机端112和负载端113的运动参数(例如，电机端112的角速度、负载端113的实际力矩值)计算出对电机输入电流的修正量。其中，负载端113的实际力矩值可以通过本说明书其他实施例中的力矩传感器114确定。电机端112的角速度可以由设置在电机端112的第二编码器1152获取。在一些实施例中，第二编码器1152可以产生与电机端112的角速度相关联的第二速度信号，该第二速度信号可以输入至扰动补偿器118。在本说明书中，扰动补偿器118输出的对电机输入电流的修正量可以称为第三控制电流。
37.在一些实施例中，电机可以接收力矩控制器116、速度偏差控制器117和扰动补偿
器118反馈的第一控制电流、第二控制电流以及第三控制电流，并基于上述控制电流输出相应的力矩。
38.网络120可以包括能够促进机械臂控制系统100的信息和/或数据交换的任何合适的网络。在一些实施例中，机械臂控制系统100的至少一个组件(例如，机械臂110、处理设备140、存储设备150、至少一个终端130)可以通过网络120与机械臂控制系统100中至少一个其他组件交换信息和/或数据。例如，处理设备140可以通过网络120从机械臂110处获取用户输入的期望力矩值。网络120可以包括公共网络(例如，因特网)、专用网络(例如，局部区域网络(lan))、有线网络、无线网络(例如，802.11网络、wi
‑
fi网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(vpn)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机等或其任意组合。例如，网络120可以包括有线网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局部区域网络(wlan)、蓝牙
tm
网络、zigbee
tm
网络、近场通信(nfc)网络等或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括至少一个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点(例如，基站和/或互联网交换点)，机械臂控制系统100的至少一个组件可以通过接入点连接到网络120以交换数据和/或信息。
39.至少一个终端130可以与机械臂110、处理设备140和/或存储设备150通信和/或连接。例如，处理设备140获取的机械臂110的目标位置的信息可以存储在存储设备150中。在一些实施例中，至少一个终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等或其任意组合。例如，移动设备131可以包括移动控制手柄、个人数字助理(pda)、智能手机等或其任意组合。在一些实施例中，至少一个终端130可以包括显示器，显示器可以用于显示运动控制过程的相关信息，例如，机械臂110的运动参数(包括但不限于角速度、力矩值等)。
40.在一些实施例中，至少一个终端130可以包括输入设备。输入设备可以选用键盘输入、触摸屏(例如，具有触觉或触觉反馈)输入、语音输入、眼睛跟踪输入、手势跟踪输入、大脑监测系统输入、图像输入、视频输入或任何其他类似的输入机制。通过输入设备接收的输入信息可以通过如总线传输到处理设备140，以进行进一步处理。其他类型的输入设备可以包括光标控制装置，例如，鼠标、轨迹球或光标方向键等。在一些实施例中，用户可以通过输入设备输入期望力矩值。在一些实施例中，至少一个终端130可以包括输出设备。输出设备可以包括显示器、扬声器、打印机等或其任意组合。输出设备可以用于输出处理设备140确定的与机械臂110有关的参数等。在一些实施例中，至少一个终端130可以是处理设备140的一部分。
41.处理设备140可以处理从机械臂110、存储设备150、至少一个终端130或机械臂控制系统100的其他组件获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以从机械臂110中获取机械臂110的运动参数(例如，机械臂110的负载端113的角速度)。在一些实施例中，处理设备140可以是单一服务器或服务器组。服务器组可以是集中式的或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地或远程的。例如，处理设备140可以通过网络120从机械臂110、存储设备150和/或至少一个终端130访问信息和/或数据。又例如，处理设备140可以直接连接到机械臂110、至少一个终端130和/或存储设备150以访问信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。例如，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间云、多云等或其任意组合。
42.存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。例如，机械臂110的运动参数等。在一些实施例中，存储设备150可以存储从机械臂110、至少一个终端130和/或处理设备140获得的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140用来执行或使用来完成本说明书中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(rom)等或其任意组合。在一些实施例中，存储设备150可以在云平台上实现。
43.在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与机械臂控制系统100中的至少一个其他组件(例如，处理设备140、至少一个终端130)通信。机械臂控制系统100中的至少一个组件可以通过网络120访问存储设备150中存储的数据。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。
44.应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本说明书的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本说明书内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本说明书描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获得另外的和/或替代的示例性实施例。例如，存储设备150可以是包括云计算平台的数据存储设备150，例如公共云、私有云、社区和混合云等。然而，这些变化与修改不会背离本说明书的范围。
45.图4是根据本说明书一些实施例所示的机械臂的工作原理示意图。具体的，机械臂控制方法400可以由机械臂控制系统100(如，处理设备140)执行。例如，机械臂控制方法400可以以程序或指令的形式存储在存储装置(如处理设备140的自带存储单元或存储设备150)中，当机械臂控制系统100(如，处理设备140)执行该程序或指令时，可以实现机械臂控制方法400。以下所示流程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，流程400可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或没有示出的一个或以上操作来完成。另外，图4中示出的和下面描述的方法400的操作的顺序不是限制性的。
46.步骤410、处理设备140可以确定力矩控制器输出的第一控制电流。在一些实施例中，步骤410可以由第一确定模块810执行。
47.在一些实施例中，力矩控制器与电机端的电机通信连接，力矩控制器输出的第一控制电流可以控制电机输出相应的力矩，从而驱动负载端进行运动。
48.图5是根据本说明书一些实施例所示的力矩控制器的工作原理示意图。如图5所示，在一些实施例中，处理设备140可以基于负载端的实际力矩值和输入至力矩传感器的期望力矩值来确定力矩传感器输出的第一控制电流。
49.在一些实施例中，处理设备140可以通过获取传感器产生的与负载端的实际力矩值相关联的传感信号来确定负载端的实际力矩值。
50.在一些实施例中，处理设备140可以通过设置在负载端的力矩传感器来确定负载端的实际力矩值。在一些实施例中，力矩传感器可以感知、检测作用在机械部件上的扭转力矩，并且将扭转力矩的物理变化(例如，力矩的大小变化、力矩的方向变化等)转换成精确的电信号。例如，力矩传感器可以将扭转力矩的物理变化转换成电压信号，所述电压信号与负载端的力矩相关联。在本说明书的其他步骤中，处理设备140可以将所述电压信号转换为对应的力矩，并将力矩反馈至力矩控制器。例如，处理设备140可以基于力矩传感器的类型确定电压信号与力矩值之间的映射关系，再基于映射关系以及电压信号确定力矩(例如，基于
力矩传感器的量程与力矩传感器输出的电压值的比例关系确定力矩)。在一些实施例中，除前述实施例中的力矩传感器之外，处理设备140可以通过其他传感器来确定负载端的实际力矩值，例如，通过六维力传感器来确定负载端的实际力矩值。
51.在一些实施例中，处理设备140可以通过其他方式确定负载端的实际力矩值。例如，处理设备140可以基于电机的电流力矩系数、实际工作电流以及传动装置(例如，谐波减速器)的摩擦系数，确定负载端的实际力矩值。
52.在一些实施例中，力矩传感器产生的电压信号中不仅包括与负载端的实际力矩值相关联的电压信号，还可能包括与负载端的实际力矩值无关的信号成分，所述与负载端的实际力矩值无关的信号成分可以称为噪声信号。若不对电压信号进行筛选，剔除噪声信号，则处理设备140基于该电压信号确定的负载端的力矩值与实际力矩值之间可能存在较大误差，进而导致力矩控制器输出的第一控制电流误差较大，最终导致电机输出的力矩偏差较大。
53.基于上述原因，在一些实施例中，处理设备140可以通过第一滤波器对力矩传感器产生的电压信号进行过滤，减小噪声干扰，使确定的实际力矩值更准确。在一些实施例中，处理设备140可以在将电压信号转换为力矩值之前，利用第一滤波器基于设定的第一预设频率范围对电压信号进行过滤，剔除其中的噪声信号。在一些实施例中，基于对电压信号的频域分析可以得知，电压信号中的噪声信号通常为高频信号(例如，信号频率大于800hz)，而与负载端的实际力矩值相关联的电压信号通常为低频信号(例如，信号频率范围在300hz
‑
800hz之间)。
54.在一些实施例中，基于与负载端的实际力矩值相关联的电压信号的频率范围，可以选用低通滤波器作为第一滤波器，低通滤波器可以保留第一预设频率范围内的电压信号，而处于第一预设频率范围以外的信号成分筛除。在一些实施例中，低通滤波器过滤电压信号的第一预设频率范围的取值可以包括100hz
‑
1000hz。在一些实施例中，第一预设频率范围的取值可以包括200hz
‑
900hz。在一些实施例中，第一预设频率范围的取值可以包括300hz
‑
800hz。
55.在一些实施例中，第一滤波器可以通过多种算法对电压信号进行过滤，包括但不限于一阶滤波算法、高斯滤波算法、巴特沃斯滤波算法、切比雪夫滤波算法、卡尔曼滤波算法等。在一些实施例中，第一滤波器可以为一阶低通滤波器，即经过第一滤波器的电压信号被过滤一次。一阶低通滤波器的输入x
n
、输出y
n
可以通过一阶线性方程表示：y
n
＝a*x
n
(1
‑
a)*y
n
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，x
n
为第n次采样时第一滤波器的输入；y
n
为第n次采样时第一滤波器的输出；a为第一滤波器的时间常数0。在本实施例中，处理设备140可以将力矩传感器产生的电压信号作为公式(1)的当前第一滤波器采样的输入，结合前一次第一滤波器采样的输出确定当前第一滤波器采样的输出，即过滤后的电压信号。
56.在一些实施例中，处理设备140可以将由第一滤波器过滤后的电压信号转换为力矩值，并反馈给力矩控制器。在一些实施例中，处理设备140可以基于电压信号与实际力矩值的映射关系，确定与电压信号对应的实际力矩值。所述映射关系由力矩传感器的类型决定，当力矩传感器的型号确定时，处理设备140可以直接获取该力矩传感器的映射关系。
57.在一些实施例中，由于重力作用以及力矩传感器本身存在一定误差，因此处理设
备140需要在转换后的力矩值的基础上对误差进行补偿处理，保证力矩值的准确性。在一些实施例中，补偿处理可以包括零点漂移补偿和重力补偿。其中，力矩传感器的零点漂移补偿是指对力矩传感器的零点进行修正，使得当力矩传感器处于初始状态时其表示的力矩值为零；重力补偿是为了修正因负载端在重力作用下对关节产生的力矩值，从而消除重力的影响。
58.在一些实施例中，当力矩传感器的零点漂移量、重力补偿量以及灵敏度确定后，处理设备140可以计算出实际力矩值τ
a
：τ
a
＝(u
‑
z0)*s
‑1‑
g m
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，u为已过滤的电压信号；处理设备140在计算之前将u转换为对应的力矩值；z0为力矩传感器的零点漂移量；s
‑1为力矩传感器的灵敏度s的倒数；g为力矩传感器的重力补偿量；m
a
为常数，在本实施例中，m
a
为0。
59.在一些实施例中，对于特定型号的力矩传感器而言，其零点漂移量z0和灵敏度s是固定常量，可以通过力矩传感器测定实验获得其具体数值，此处不再详述其过程。
60.在一些实施例中，处理设备140可以基于关节的运动学方程确定重力补偿量g。示例性的，对于只有一个关节(例如，一个电机端和一个负载端)的机械臂系统而言，重力补偿量g等于负载端的重力乘以相对于关节转轴的力臂长度。其中，负载端的重力可以通过测量确定。关节转轴的力臂长度是指负载端到所述电机端的距离。在另一示例中，对于具有多个关节的机械臂系统而言，处理设备140可以基于下述公式确定重力补偿量g：其中，g
i
为第i个关节的重力补偿量g；m
i
为第i个关节的质量；g
t
为重力矩阵；u
pi
为关节的变量矩阵对第i个关节变量的导数；为关节的质心位置矩阵。
61.在一些实施例中，处理设备140可以获取存储在存储设备中的期望力矩值。所述存储在存储设备中的期望力矩值可以是以往使用过的期望力矩值。例如，处理设备140以往确定并输入至力矩控制器的期望力矩值可以存储在存储设备中。在一些实施例中，处理设备140可以获取用户手动输入至终端的期望力矩值。在一些实施例中，用户可以基于所需的机械臂操作模式输入相应的期望力矩值。其中，机械臂操作模式可以包括被动模式、助力模式和阻尼模式。被动模式是指由机械臂主动使手臂运动；阻尼模式是指用户手臂主动地去运动，而机械臂则施加一定的力去阻止手臂运动；助力模式是指机械臂会在用户的运动意图下辅助施加一定的力帮助用户手臂运动。示例性的，用户可以将期望力矩值设为0，此时操作模式为被动模式。在另一示例中，用户可以将期望力矩值设为1n
·
m、2n
·
m、5n
·
m等，此时操作模式为被动模式或者助力模式。
62.在一些实施例中，处理设备140可以基于期望力矩确定模型，确定输入至力矩控制器的期望力矩值。处理设备140可以将负载端的实际力矩值输入至所述期望力矩确定模型。所述期望力矩确定模型的输出可以包括期望力矩值和机械臂操作模式。在一些实施例中，期望力矩确定模型可以是机器学习模型。所述期望力矩确定模型可以是训练后的机器学习模型。该机器学习模型可以包括各种模型和结构，例如，深度神经网络模型、循环神经网络模型、自定义的模型结构等，本说明书不作限制。
63.在一些实施例中，训练期望力矩确定模型时，可以使用多个带有标签(或称为标
识)的负载端的实际力矩值作为训练数据，通过常见的方式如梯度下降等进行训练，从而可以学习到模型的参数。在一些实施例中，期望力矩确定模型可以在另外的设备或模块中被训练。
64.在一些实施例中，当负载端的实际力矩值和输入至力矩控制器的期望力矩值确定后，处理设备140可以计算出力矩控制器输出的第一控制电流u
τ
：u
τ
＝k
i
*∫(τ
cmd
‑
τ
a
)d
t
‑
k
p
*τ
a
m
τ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，k
i
为力矩控制器的积分项系数，力矩控制器的积分项系数k
i
可以表示力矩控制器输出的控制电流与力矩值随时间累积的量之间的关系；k
p
为力矩控制器的比例项系数，力矩控制器的比例项系数k
p
可以表示力矩控制器输出的控制电流与力矩值之间的关系；τ
a
为负载端的实际力矩值；τ
cmd
为输入至力矩控制器的期望力矩值。在一些实施例中，处理设备140可以通过仿真系统获得力矩控制器的比例项系数k
p
和积分项系数k
i
的初始值，在实际工程应用中微调从而获得两者的最终值。在一些实施例中，输入至力矩控制器的期望力矩值τ
cmd
、负载端的实际力矩值τ
a
以及m
τ
均为常数，其中，m
τ
可以为0。
65.在一些实施例中，处理设备140可以基于力矩控制器前一时刻输出的第一控制电流、输入至力矩控制器的期望力矩值τ
cmd
以及负载端的实际力矩值τ
a
确定第一控制电流u
τ
。处理设备140可以从存储设备150或者力矩控制器自带的存储器中获取力矩传感器前一时刻输出的第一控制电流。在一些实施例中，处理设备140可以判断当前时刻相较于前一时刻力矩控制器的期望力矩值τ
cmd
以及负载端的实际力矩值τ
a
是否产生变化或者变化值是否在设定的阈值范围内，若没有变化或者变化值在设定的阈值范围内，处理设备140可以确定力矩控制器输出的第一控制电流u
τ
没有改变；若变化或者变化值超过设定的阈值范围，处理设备140可以确定力矩控制器输出的第一控制电流u
τ
改变，并根据前述实施例描述的步骤确定第一控制电流u
τ
。
66.步骤420、处理设备140可以确定速度偏差控制器输出的第二控制电流。在一些实施例中，步骤420可以由第二确定模块820执行。
67.在一些实施例中，处理设备140可以利用速度偏差控制器对电机的输入电流进行修正，以使得电机端的角速度和负载端的角速度的偏差量在设定的范围内，从而使机械臂运动更加平稳。所述设定的范围可以在本说明书其他实施例中找到，此处不再赘述。
68.图6是根据本说明书一些实施例所示的速度偏差控制器的工作原理示意图。如图6所示，在一些实施例中，处理设备140可以确定电机端的角速度和所述负载端的角速度，并基于传动装置的传动比以及所述电机端的角速度和所述负载端的角速度，确定第二控制电流。
69.在一些实施例中，电机端和负载端之间通过传动装置进行驱动连接。在一些实施例中，谐波减速器的传动比为固有属性，因此处理设备140可以基于谐波减速器的运动学参数直接获取谐波减速器的传动比。
70.在一些实施例中，机械臂还可以包括设置在负载端的第一编码器和电机端的第二编码器。当负载端和电机端运动时，第一编码器和第二编码器可以产生与负载端的角速度相关联的第一速度信号和电机端的角速度相关联的第二速度信号。示例性的，以第一编码器为例，第一编码器在采样时间开始和结束时所表示的角度分别为第一角度和第二角度，基于第一角度和第二角度以及采样时间通过下述公式可以计算出负载端的角速度：
其中，θ
n
‑1为采样时间开始时第一编码器表示的第一角度；θ
n
为采样时间结束时第一编码器表示的第二角度；δt为采样时间。在一些实施例中，处理设备可以对采样时间δt进行设定，例如，将采样时间δt设定为0.1s、0.2s、0.5s等。在一些实施例中，采样时间δt可以由用户自行设定。
71.进一步的，在一些实施例中，第一编码器可以生成与负载端角速度对应的第一速度信号，处理设备140可以接收该的信号用于在后续步骤使用。
72.类似的，第二编码器可以采用同样的方法确定电机端的角速度。当编码器确定角速度之后，可以产生与角速度对应的速度信号处理设备140可以基于第一速度信号和第二速度信号确定负载端和电机端的角速度。
73.在一些替代性实施例中，处理设备140还可以通过角速度传感器获取电机端和负载端的角速度。示例性的角速度传感器可以包括陀螺仪、霍尔传感器等。
74.与步骤410类似的，第一编码器和第二编码器产生的第一速度信号和第二速度信号中同样包含了噪声信号。因此，在一些实施例中，处理设备140可以在将速度信号反馈至控制器之前，利用滤波器速度信号进行过滤，减小控制器确定的控制电流的误差。在一些实施例中，处理设备140可以利用第二滤波器和第三滤波器分别基于第二预设频率范围对第一速度信号和第二速度信号进行过滤。
75.在一些实施例中，处理设备140可以对速度信号的频率成分进行分析，确定第二预设频率范围。在一些实施例中，速度信号中噪声信号的频率范围在800hz以上，而与负载端以及电机端相关联的速度信号的频率范围在300hz
‑
800hz之间。基于上述原因，在一些实施例中，处理设备140可以将第二预设频率范围设定为100hz
‑
1000hz。在一些实施例中，处理设备140可以将第二预设频率范围设定为200hz
‑
900hz。在一些实施例中，处理设备140可以将第二预设频率范围设定为300hz
‑
800hz。在一些实施例中，第二滤波器和第三滤波器可以为低通滤波器，低通滤波器可以在过滤速度信号时保留处于第二预设频率范围内的速度信号，并将处于第二预设频率范围外的速度信号筛除。在一些实施例中，第二滤波器、第三滤波器的类型以及过滤算法可以与第一滤波器相同或者相似，此处不再赘述。在一些实施例中，当第一速度信号和第二速度信号分别经过第二滤波器和第三滤波器过滤后，处理设备可以基于过滤后的第一速度信号和第二速度信号来确定负载端的角速度和电机端的角速度。在一些实施例中，处理设备可以基于速度信号以及速度信号与角速度之间的映射关系来确定角速度。其中，特定型号的编码器具有不同的映射关系，处理设备可以根据编码器的类型确定其映射关系。
76.在一些实施例中，当电机端以及负载端的角速度确定之后，处理设备140可以基于电机端、负载端的角速度以及传动装置的传动比计算出速度偏差控制器输出第二控制电流u
v
：其中，k
d
为速度偏差控制器系数；ω
m
为电机端的角速度；r为传动装置的传动比；ω
l
为所述负载端的角速度；m
v
为常数，在本实施例中，m
v
为0。在一些实施例中，处理设备140可以通过仿真系统获取速度偏差控制器系数k
d
的初始值，并在实际工程应用中进行微调从
而获得其最终值，此处不再详述其过程。
77.步骤430、处理设备140可以确定扰动补偿器输出的第三控制电流。在一些实施例中，步骤430可以由第三确定模块830执行。
78.在一些实施例中，处理设备140可以利用扰动补偿器对电机的输入电流进行修正，减小由于电机模型参数不准确而带来的运动不稳定性，提高机械臂运动的可靠性。
79.图7是根据本说明书一些实施例所示的扰动补偿器的工作原理示意图。如图7所示，在一些实施例中，处理设备140可以基于负载端的实际力矩值、驱动连接所述电机端和所述负载端的传动装置(例如，谐波减速器)的传动比、电机端的角速度以及扰动补偿器的输入电流，确定扰动补偿器输出的第三控制电流。在本实施例中，扰动补偿器的输入电流也可以称为输入至扰动补偿器的控制电流，其等同于上一时刻电机端的输入电流，也即电机端的输入控制量。而负载端的实际力矩值以及电机端的角速度与电机输出的力矩相关，因此在一定程度上可以表示电机端的输出控制量。所以扰动补偿器基于上述参数得到第三控制电流也可以理解为用于修正因电机模型参数(如电机的转动惯量、电流力矩系数等)不准确造成的输出误差。
80.在一些实施例中，处理设备140可以结合公式(1)和公式(2)确定的负载端的实际力矩值，通过公式(5)确定电机端的角速度。当负载端的实际力矩值、驱动连接所述电机端和所述负载端的传动装置(例如，谐波减速器)的传动比、电机端的角速度以及扰动补偿器的输入电流确定后，处理设备140可以计算得到扰动补偿器输出的第三控制电流u
s
：其中，u
out
为上一时刻电机端的输入电流；j
m
为电机的转动惯量；k
t
为电机的电流力矩系数；为电机端的角速度的一阶导数，也即电机端的角加速度；τ
a
为实际力矩值；r为传动装置的传动比；m
s
为常数，在本实施例中，m
s
可以为0。
81.在一些实施例中，扰动补偿器输出的第三控制电流作为电机端输入量之一，而电机端的输入量又是扰动补偿器的输入量之一，即扰动补偿自身的输出量是自身的输入量的一部分。因此扰动补偿器也可以理解为通过获取当前时刻电机端的输入控制量以及输出控制量，对下一时刻电机端的输入控制量进行修正，减小输出误差。在一些实际应用场景中，上一时刻电机端的输入电流为u
out
。电机基于输入电流u
out
产生相应的力矩，使得电机端和负载端产生运动，电机端运动的角速度为ω
m
，负载端运动的角速度为ω
l
，其中作用在负载端的实际力矩值为τ
a
。处理设备140基于上述参数计算得出(通过公式4)力矩控制器输出的第一控制电流为u
τ
，计算得出(通过公式6)速度偏差控制器输出的第二控制电流为u
v
，计算得出(通过公式7)扰动补偿器输出的第三控制电流为u
s
。
82.步骤440、处理设备140可以基于第一控制电流、第二控制电流以及第三控制电流，确定电机端的输入电流。在一些实施例中，步骤440可以由第四确定模块840执行。
83.在一些实施例中，处理设备140可以基于前述步骤中确定的各个控制器输出的控制电流确定输入至电机端的控制电流，电机基于该输入至电机端的控制电流输出力矩。
84.在一些实施例中，当第一控制电流u
τ
、第二控制电流u
v
以及第三控制电流u
s
确定后，处理设备140可以计算得出电机端的输入电流u
out
：u
out
＝a*u
τ
‑
b*u
v
‑
c*u
s
m
out
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
其中，a为第一控制电流u
τ
的系数；b为第二控制电流u
v
的系数；c为第三控制电流u
s
的系数；m
out
为电流偏置量，在本实施例中，m
out
为0。在一些实施例中，a、b、c的取值范围可以包括任一常数，示例性的，a、b、c的取值可以为1。
85.图8是根据本说明书一些实施例所示的机械臂控制系统的示例性模块图。如图8所示，在本说明书的一个或多个实施例中，还提供一种机械臂控制系统。在一些实施例中，该机械臂控制系统800可以由图1所示的机械臂控制系统100(如，处理设备140)实现。
86.在一些实施例中，机械臂控制系统800可以包括:第一确定模块810、第二确定模块820、第三确定模块830和第四确定模块840。
87.第一确定模块810，第一确定模块810可以用于确定所述力矩控制器输出的第一控制电流。在一些实施例中，第一确定模块810还可以用于确定所述负载端的实际力矩值；获取输入至所述力矩控制器的期望力矩值；基于所述负载端的所述实际力矩值和输入至所述力矩控制器的所述期望力矩值，确定所述第一控制电流。在一些实施例中，第一确定模块810还可以用于获取所述力矩传感器的电压信号；基于所述电压信号，确定所述实际力矩值。在一些实施例中，第一确定模块810还可以用于通过所述第一滤波器基于设定的第一预设频率范围对所述电压信号进行过滤；基于已过滤的所述电压信号确定所述实际力矩值。在一些实施例中，第一确定模块810还可以用于将已过滤的所述电压信号转换为力矩值；确定所述力矩传感器的零点漂移量、重力补偿量以及灵敏度；基于所述力矩传感器的所述零点漂移量、所述重力补偿量、所述灵敏度以及所述力矩值，确定所述实际力矩值。在一些实施例中，第一确定模块810还可以用于基于期望力矩确定模型确定所述力矩控制器的所述期望力矩值，所述期望力矩确定模型为机器学习模型。
88.第二确定模块820，第二确定模块820可以用于确定所述速度偏差控制器输出的第二控制电流。在一些实施例中，第二确定模块820可以用于确定所述电机端的角速度和所述负载端的角速度；获取所述传动装置的传动比；基于所述传动比以及所述电机端的角速度和所述负载端的角速度，确定所述第二控制电流。在一些实施例中，第二确定模块820可以用于获取所述第一编码器产生的与所述负载端的角速度相关联的第一速度信号以及所述第二编码器产生的与所述电机端的角速度相关联的第二速度信号；基于所述第一速度信号和所述第二速度信号分别确定所述负载端的角速度和所述电机端的角速度。在一些实施例中，第二确定模块820可以用于通过所述第二滤波器和所述第三滤波器基于设定的第二预设频率范围分别对所述第一速度信号和所述第二速度信号进行过滤；基于已过滤的所述第一速度信号和所述第二速度信号，确定所述负载端的角速度和所述电机端的角速度。
89.第三确定模块830，第三确定模块830可以用于确定所述扰动补偿器输出的第三控制电流。在一些实施例中，第三确定模块830还可以用于确定所述扰动补偿器的输入电流，所述扰动补偿器的输入电流为当前时刻所述电机端的输入电流；基于所述实际力矩值、所述传动比、所述电机端的角加速度和所述扰动补偿器的输入电流，确定所述第三输出电流。
90.第四确定模块830，第四确定模块830可以用于基于所述第一控制电流、所述第二控制电流以及所述第三控制电流，确定所述电机端的输入电流。
91.应当理解，图8所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中，系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微
处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd
‑
rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本说明书的系统及其模块不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。
92.需要注意的是，以上对于运动控制系统及其装置/模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个装置/模块进行任意组合，或者构成子系统与其他装置/模块连接。例如，图8中披露的第一确定模块810、第二确定模块820、第三模块830和第四确定模块840可以是一个装置(例如，处理设备140)中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，第一确定模块810和第三确定模块830可以是两个模块，也可以是一个模块同时具有确定力矩控制器输出的第一控制电流和确定扰动补偿器输出的第三控制电流的功能。又例如，各个模块可以分别具有各自的存储模块。再例如，各个模块可以共用一个存储模块。以诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。
93.本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)本说明书采用设置在关节负载端的力矩传感器直接测得关节力矩，结果更加准确；(2)本说明书增加扰动补偿器，通过扰动补偿器对控制电流的实时修正，使得在电机模型参数存在偏差的情况下依然有较好的控制效果；(3)本说明书同时采集电机端和负载端编码器测得的速度，并利用速度偏差控制器对控制电流进行补偿，提高了拖动控制的平滑性；(4)本说明书最终输出(控制电流)可以作为电机电流反馈系统的输入，对电机驱动器的要求比较低，只要电机驱动器支持对电机的电流控制即可，不需要带有位置和速度等控制功能的高级驱动器；(5)本说明书通过联合力矩控制器、速度偏差控制器以及扰动补偿器输出的控制电流共同控制电机端的输出力矩，使得电机输出的力矩更加精确，机械臂控制更加稳定。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
94.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
95.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
96.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通
过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
97.同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
98.最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。