CN118372256B - 一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法：冗余机械臂实时避障的节点势力场构建：根据冗余机械臂在核聚变托卡马克环形腔体内探测任务，设置冗余机械臂各个连杆与上一个连杆的旋转关节中心点为关节约束点，基点除外，并以关节约束点为中心点，构建节点势力场；冗余机械臂实时避障的各关节约束点位置更新：连接各个关节约束点形成关节链，根据末端执行器的目标位置实时更新能避开障碍物的各个关节约束点位置；末端执行器位姿调整，确保其与作业平面之间的正交性。本发明具有能够提高机器人在复杂环境下的作业效率和安全性，同时确保操作的高精度和可靠性的特点。

Description

一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法。

背景技术

全超导托卡马克核聚变实验设备（Experimental and AdvancedSuperconducting Tokamak，EAST）作为核聚变的核心装置（图7），随着可控核聚变稳定运转时间的不断增长，对托卡马克实验装置可靠性提出了更高要求。然而，核聚变反应的长期高温等离子体难免会对托卡马克环形腔内壁造成一定的损伤，因此，实现托卡马克环形腔内的日常检测与维护作业至关重要。托卡马克作为一种磁约束聚变实验装置，其核心结构是环形腔结构，环形腔内侧四周设计有特殊耐受材料制成的砖块形式的PFC（Plasma FacingComponent），又称第一壁结构，用于隔离高温等离子体和环形腔外侧的其他结构，起到保护作用。由于环形腔造价昂贵、内部曲面结构复杂，运维作业需要在不触碰腔内壁的前提下完成探测、拆卸、安装、焊接等多种任务，因此需要开发专用的腔内作业运维机器人。

在核聚变托卡马克装置的运维过程中，需要机器人在腔内进行实时避障并精确调整末端位姿。现有技术中，串联式多关节机械臂在核聚变托卡马克腔体内作业时，由于操作的精度和可靠性不高，导致作业效率和安全性不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提出了一种能够提高机器人在复杂环境下的作业效率和安全性，同时确保操作的高精度和可靠性的冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法。

本发明的一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法，其中：该方法包括如下步骤：

S1、冗余机械臂实时避障的节点势力场构建：根据冗余机械臂在核聚变托卡马克环形腔体内探测任务，设置冗余机械臂各个连杆与上一个连杆的旋转关节中心点为关节约束点，基点（第一个关节的旋转点）除外，并以关节约束点为中心点，构建节点势力场；具体步骤包括：

S11、建立冗余机械臂的关节坐标系，标记出各个旋转关节位置，并设置各个旋转关节中心点为关节约束点；

S12、以各个关节约束点为中心点，构建节点半径为r ₀ ，最小安全半径为r _i 的感知势场；感知势场是分布在节关节约束点周围的局部势场。势场函数 U_re(q)定义为：

其中：K为感知势场的系数，q为障碍物处于势场中的最近点空间位置坐标，d为关节约束点空间位置到q点欧氏距离，r _i 为关节约束点的最小安全半径，i为对应的关节约束点编号；

S13、感知势场在障碍物附近一定距离内起作用，这个距离为斥力范围，势场函数的负梯度即为斥力函数F_re(q)，表达式为：

S2、冗余机械臂实时避障的各关节约束点位置更新：连接各个关节约束点形成关节链，根据机械臂末端执行器的目标位置实时更新，能避开障碍物的各个关节约束点位置；具体步骤包括：

S21、设置关节链迭代算法的最大迭代次数T，一次完整关节链迭代过程包括一次反向和正向迭代，每经过一轮迭代，末端执行器位置与目标点位置的距离会减小；

S22、判断当前末端执行器位置P _n 与目标点位置P _t 的距离差是否小于或等于最小误差值β，若为否，则继续关节链位置迭代；若是，则关节链位置更新完成；

S23、在关节链位置迭代之前，判断目标点是否处于机械臂末端执行器可达位置范围之内：若，其中P _t 为目标点位置、P ₁ 为起始点位置、L _i 为连杆长度，则目标位置处于机械臂末端执行器不可达范围；若，则目标位置处于机械臂末端执行器可达范围；

S24、若目标位置处于末端执行器可达范围内，更新各关节约束点位置，更新过程中，当障碍物进入关节约束点的势场内部时，计算障碍物q点与各关节约束点位置的欧氏距离值d _i ，其中各关节约束点位置根据末端执行器的目标位置，通过关节约束点的位置迭代更新获取；该变量d _i 在算法中保存在一个命名为NodeDistance的定长数组中，机械臂距障碍物的最小值：，

S25、障碍物未进入感知势场的情况下，其距离值d _i 大于或等于节点半径r ₀ ，即d _i ≥r ₀ ，关节约束点的更新步骤为：首先从后往前进行位置迭代，即从P _n 到P ₁ ，P ₁ 为起始点位置，迭代规则如公式（4）；然后再进行从前往后的位置迭代，即从P ₁ 到P _n ，迭代规则如公式（5）：

其中，为从后往前进行位置迭代后的第i个关节约束点位置，为从前往后的位置迭代后的第i个关节约束点位置，L _i 为第i个连杆长度，P _t 为目标点位置；

S26、在实时关节约束点位置迭代过程中，当r _i <d _i ≤r ₀ 时，即障碍物进入到感知势场内部，根据斥力函数的定义，关节约束点P _i 的更新受斥力函数的影响会发生偏移。偏移规则如公式（6）：

其中，为更新后的关节约束点位置 ，q为障碍物处于势场中的最近点空间位置坐标

S27、障碍物进入势场，其距离值d _i 小于或等于节点最小安全距离r _i ，即d _i ≤r _i ，若以该位置点进行关节位置更新，会发生碰撞，需对该关节约束点进行位置更新：首先从后往前进行位置迭代，即从P _n 到P ₁ ，但是需要对关节约束点更新位置进行调整；所述调整规则如下：以前一个更新关节约束点为圆心，杆长为半径，通过旋转调整当前关节约束点的位置，实现实时避障，最小旋转角度∠α的对边s即为障碍物进入势场的长度，计算过程如公式（7）所示：

其中，r _o 为感知势场的节点半径；

融合感知势场反馈的反向位置迭代规则如公式（8）所示：

之后再进行从前往后的位置迭代，即从P ₁ 到P _n ，迭代规则如公式（5）；

S28、判断算法是否执行完成：检查目前算法迭代数是否已经超过最大迭代数T以及末端执行器与目标点距离是否小于或等于β，达成其中某一项则算法结束，反之则继续迭代；

S3、末端执行器位姿调整：根据更新的冗余机械臂实时避障的各关节约束点位置，调整末端执行器的方位，实现末端执行器与目标位置作业平面之间的垂直对准，确保其与作业平面之间的正交性；具体步骤包括：

S31、在末端执行器上部署4条测距激光U ₁,U ₂,U ₃ ,U ₄，均匀分布在末端执行器的表面，且与末端执行器的方向相同，通过测量激光射线之间的距离差，动态调整末端执行器的位姿；

所述在末端执行器上部署4条测距激光U ₁,U ₂,U ₃ ,U ₄，所述激光U₁和U₂用于检测垂直方向，激光U₃和U₄则用于检测水平方向；

S32、4条测距激光均可实时测量与作业平面之间的距离值u ₁ ,u ₂ ,u ₃ ,u ₄ ；

S33、进行末端执行器位姿调整，并设置最小距离差u _min ：首先，在垂直方向上，当|u ₁ -u ₂ |≥u _min 时，若u ₁ >u ₂ ，则机械臂末端俯仰调节关节向u ₁ 所在方向进行旋转；若u ₁ <u ₂ ，则机械臂末端俯仰调节关节向u ₂ 所在方向进行旋转；其次，在水平方向上，当|u ₃ -u ₄ |≥u _min 时，若u ₃ >u ₄ ，则机械臂末端水平调节关节向u ₄ 所在方向进行旋转；若u ₃ <u ₄ ，则机械臂末端水平调节关节向u ₃ 所在方向进行旋转；最后，直到|u ₁ -u ₂ |<u _min ，且|u ₃ -u ₄ |<u _min 时，停止迭代；

所述机械臂为10自由度机械臂。

所述机械臂末端俯仰调节关节为第9关节。

所述机械臂末端水平调节关节为第8关节。

所述进行末端执行器位姿调整，并设置最小距离差u _min ：根据4条测距激光的值变化，分别在垂直和水平维度动态调整第9关节和第8关节的角度，具体调整方法如下：

（1）当|u ₁ -u ₂ |≥u _min 时，若u ₁ >u ₂ ，则第9关节朝u₁所在方向旋转；若u ₁ <u ₂ ，则第9关节朝u₂所在方向旋转，第9关节为垂直方向调整。

（2）当|u ₃ -u ₄ |≥u _min 时，若u ₃ >u ₄ ，则第8关节朝u₄所在方向旋转；若u ₃ <u ₄ ，则第8关节8朝u₃所在方向进行旋转，第8关节为水平方向调整。

（3）以上两步通过关节旋转，动态缩减对应射线间差值，最后，直到|u ₁ -u ₂ |<u _min ，且|u ₃ -u ₄ |<u _min 时，停止迭代。

S34、末端执行器姿态调整：当目标点位置位于一个曲面的时候，通过判定射线之间的大小关系，带动机械臂末端关节和前一个关节进行俯仰和平移变换，使末端执行器与目标点之间的位置夹角θ_t逐渐变小，直到末端执行器到达目标点，完成冗余机械臂在核聚变托卡马克环形腔体内探测任务。

本发明与现有技术的相比，具有明显的有益效果，由以上方案可知，本发明针对冗余机械臂在核聚变托卡马克装置腔内执行探测任务时的避障及末端位姿对齐需求，结合反馈控制和势场理论的方法，实现了冗余机械臂在环形腔内部作业过程中的实时避障和末端位姿调整功能。

本发明结合势场理论，在每个关节位置部署感知势场，并实时调整关节位置，从而实现了冗余机器人在运维过程中的整臂实时避障和腔内环境感知功能。

此外，本发明还考虑到运维机械臂在腔内曲面环境开展作业之前，需要对末端执行器进行调整，以满足作业平面与末端执行器的垂直对准需求。因此，在末端执行器部署了4条测距激光，根据测距激光的数值变化，实时调整末端执行器的偏航及俯仰角度，实现末端执行器与目标作业平面之间的垂直对准。

总之，本发明具有能够提高机器人在复杂环境下的作业效率和安全性，同时确保操作的高精度和可靠性的特点。

以下通过具体实施方式，进一步说明本发明的有益效果。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的冗余机械臂关节约束点示意图；

图3为本发明的关节约束点位置迭代过程示意图；

图4为本发明的感知势场对节点位置的调整示意图；

图5为本发明的测距激光分布示意图；

图6为本发明的末端姿态调整过程示意图；

图7为本发明的使用状态图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

参见图1，本发明的一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法，具体步骤包括：

S1、冗余机械臂实时避障的节点势力场构建：根据冗余机械臂在核聚变托卡马克环形腔体内探测任务，设置冗余机械臂各个连杆与上一个连杆的旋转关节中心点为关节约束点，基点除外，并以关节约束点为中心点，构建节点势力场；具体步骤包括：

S11、建立冗余机械臂的关节坐标系，标记出各个旋转关节位置，并设置各个旋转关节中心点为关节约束点；如图2所示的黑点为冗余机械臂关节约束点。

S12、以各个关节约束点为中心点，构建半径为r ₀ ，最小安全半径为r _i 的感知势场；感知势场是分布在关节约束点周围的局部势场，势场函数U_re(q)定义为：

其中：K为感知势场的系数，q为障碍物处于势场中的最近点，d为关节约束点到障碍物的欧氏距离，r _i 为关节约束点的最小安全半径，i为对应的关节约束点编号；

S13、感知势场在障碍物附近一定距离内起作用，这个距离为斥力范围，势场函数的负梯度即为斥力函数F_re(q)，表达式为：

S2、冗余机械臂实时避障的各关节约束点位置更新：连接各个关节约束点形成关节链，根据末端执行器的目标位置实时更新能避开障碍物的各个关节约束点位置；具体包括：

S21、设置关节链迭代算法最大迭代次数T，一次完整关节链迭代过程包括一次反向和正向迭代，每经过一轮迭代，末端执行器的位置会逐渐接近目标点的位置；

S22、判断当前末端执行器位置P _n 与目标点位置P _t 的距离差是否小于或等于最小误差值β，若为否，则继续关节链位置迭代；若达成，则关节链位置更新完成；

S23、在关节链位置迭代之前，判断目标点是否处于机械臂末端执行器可达位置范围之内；若，其中P _t 为目标点位置、P ₁ 为起始点位置、L _i 为连杆长度，则目标位置处于机械臂末端执行器不可达范围；若，则目标位置处于机械臂末端执行器可达范围；

S24、若目标位置处于末端执行器可达范围内，更新各关节约束点位置，更新过程中，当障碍物进入关节约束点的势场内部时，计算障碍物q点与各关节约束点位置的欧氏距离值d _i ，其中各关节约束点位置根据末端执行器的目标位置，通过关节约束点的位置迭代更新获取；该变量d _i 在算法中保存在一个命名为NodeDistance的定长数组中，机械臂距障碍物的最小值；

S25、障碍物未进入感知势场的情况下，即d _i ≥r ₀ ，关节约束点的更新步骤为：首先从后往前进行位置迭代，即从P _n 到P ₁ ，迭代规则如公式（4）；然后再进行从前往后的位置迭代，即从P ₁ 到P _n ，迭代规则如公式（5）（如图4）：

其中，为从后往前进行位置迭代后的第i个关节约束点位置，为从前往后的位置迭代后的第i个关节约束点位置，L _i 为第i个连杆长度，P _t 为目标点位置；

S26、在关节约束点位置迭代过程中，感知势场会对障碍物产生斥力F _re ，斥力F _re 的大小与障碍物距节点中心的距离平方成反比，根据公式（2）计算得到；当r _i <d _i ≤r ₀ 时，如图3所示，关节约束点P _i 的更新受斥力函数的影响会发生偏移。偏移规则如公式（6）：

S27、障碍物进入势场，其距离值d _i 小于或等于节点最小安全距离r _i ，即d _i ≤r _i ，即发生碰撞情况下，关节约束点进行更新；所述关节约束点进行更新：首先从后往前进行位置迭代，即从P _n 到P ₁ ，但是需要对关节约束点更新位置进行调整，所述调整规则：以前一个更新关节约束点为圆心，杆长为半径，通过旋转调整当前关节约束点的位置，实现实时避障，最小旋转角度∠α的对边s即为障碍物进入势场的长度，计算过程如公式（7）所示：

其中，r _o 为感知势场的半径；

融合感知势场反馈的反向位置迭代规则如公式（8）所示：

之后再进行从前往后的位置迭代，即从P ₁ 到P _n ，迭代规则如公式（5）；

S28、判断算法是否执行完成：检查目前算法迭代数是否已经超过最大迭代数T以及末端执行器与目标点距离是否小于或等于β，达成其中某一项则算法结束，反之则继续迭代；以上即为冗余机器人实时避障的各关节更新过程。

S3、末端执行器位姿调整：根据更新的冗余机械臂实时避障的各关节约束点位置，调整末端执行器的方位，实现末端执行器与目标位置作业平面之间的垂直对准，确保其与作业平面之间的正交性；具体步骤包括：

S31、在末端执行器上部署4条测距激光U₁,U₂,U₃,U₄，均匀分布在末端执行器的表面，且与末端执行器的方向相同，如图5所示。通过测量激光射线之间的距离差，动态调整末端执行器的位姿；

S32、4条测距激光均可实时测量与作业平面之间的距离值u ₁ ,u ₂ ,u ₃ ,u ₄ ；其中，U₁和U₂用于检测垂直方向，U₃和U₄则用于检测水平方向；

S33、进行末端执行器位姿调整，并设置最小距离差u _min ：首先，在垂直方向上，当|u ₁ -u ₂ |≥u _min 时，若u ₁ >u ₂ ,则机械臂末端俯仰调节关节向u ₁ 所在方向进行旋转；若u ₁ <u ₂ ，则机械臂末端关节向u ₂ 所在方向进行旋转；其次，在水平方向上，当|u ₃ -u ₄ |≥u _min 时，若u ₃ >u ₄ ，则机械臂末端水平调节关节向u ₄ 所在方向进行旋转；当u ₃ <u ₄ ，则机械臂末端关节向u ₃ 所在方向进行旋转；最后，直到|u ₁ -u ₂ |<u _min 且|u ₃ -u ₄ |<u _min 时，停止迭代；

所述机械臂为10自由度机械臂。

所述机械臂末端关节为第10关节。

所述机械臂末端俯仰调节关节为第9个关节，水平调节关节为第8个关节。

所述进行末端执行器位姿调整，并设置最小距离差u _min ：根据4条测距激光的值变化，分别在垂直和水平维度动态调整第9个关节和第8个关节的角度，具体调整方法如下：

（1）当|u ₁ -u ₂ |≥u _min 时，若u ₁ >u ₂ ，则第9个关节朝u₁所在方向旋转；若u ₁ <u ₂ ，则第9个关节朝u₂所在方向旋转，第9个关节为垂直方向调整。

（2）当|u ₃ -u ₄ |≥u _min 时，若u ₃ >u ₄ ，则第8个关节朝u₄所在方向旋转；若u ₃ <u ₄ ，则第8个关节朝u₃所在方向进行旋转，第8个关节为水平方向调整。

（3）以上两步通过关节旋转，动态缩减对应射线间差值，最后，直到|u ₁ -u ₂ |<u _min ，且|u ₃ -u ₄ |<u _min 时，停止迭代。

S34、如图6所示，末端执行器姿态调整，E向量为末端执行器方向，T向量为该曲面的垂直作业方向：当目标点位置位于一个曲面的时候，通过判定射线之间的大小关系，带动机械臂末端关节和前一个关节进行俯仰和平移变换，使末端执行器与目标点之间的位置夹角θ_t逐渐变小，直到末端执行器到达目标垂直作业方向，完成冗余机械臂在核聚变托卡马克环形腔体内探测任务。以上过程即为末端位姿调整过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

S1、冗余机械臂实时避障的节点势力场构建：根据冗余机械臂在核聚变托卡马克环形腔体内探测任务，设置冗余机械臂各个连杆与上一个连杆的旋转关节中心点为关节约束点，并以关节约束点为中心点，构建节点势力场；具体步骤包括：

S11、建立冗余机械臂的关节坐标系，标记出各个旋转关节位置，并设置各个旋转关节中心点为关节约束点；

S12、以各个关节约束点为中心点，构建节点半径为r ₀ ，最小安全半径为r _i 的感知势场；感知势场是分布在节关节约束点周围的局部势场，势场函数 U_re(q)定义为：

其中：K为感知势场的系数，q为障碍物处于势场中的最近点空间位置坐标，d为关节约束点到q点的欧氏距离，r _i 为关节约束点的最小安全半径，i为对应的关节约束点编号；

S13、感知势场在障碍物附近一定距离内起作用，这个距离为斥力范围，势场函数的负梯度即为斥力函数F_re(q)，表达式为：

S2、冗余机械臂实时避障的各关节约束点位置更新：连接各个关节约束点形成关节链，根据机械臂末端执行器的目标位置实时更新，能避开障碍物的各个关节约束点位置；具体步骤包括：

S21、设置关节链迭代算法的最大迭代次数T，一次完整关节链迭代过程包括一次反向和正向迭代，每经过一轮迭代，末端执行器位置与目标点位置的距离会减小；

S22、判断当前末端执行器位置P _n 与目标点位置P _t 的距离差是否小于或等于最小误差值β，若为否，则继续关节链位置迭代；若是，则关节链位置更新完成；

S23、在关节链位置迭代之前，判断目标点是否处于机械臂末端执行器可达位置范围之内；若，其中P _t 为目标点位置、P ₁ 为第1个关节约束点位置、L _i 为连杆长度，则目标位置处于机械臂末端执行器不可达范围；若，则目标位置处于机械臂末端执行器可达范围；

S24、若目标位置处于末端执行器可达范围内，更新各关节约束点位置，更新过程中，当障碍物进入关节约束点的势场内部时，计算障碍物与各关节约束点位置的欧氏距离值d _i ，该变量在算法中保存在一个命名为NodeDistance的定长数组中，机械臂距障碍物的最小值：

S25、障碍物未进入感知势场的情况下，其距离值d _i 大于或等于节点半径r ₀ ，即d _i ≥r ₀ ，关节约束点的更新步骤为：首先从后往前进行位置迭代，即从P _n 到P ₁ ，P ₁ 为起始点位置，迭代规则如公式（4）；然后再进行从前往后的位置迭代，即从P ₁ 到P _n ，迭代规则如公式（5）：

其中，为从后往前进行位置迭代后的第i个关节约束点位置，为从前往后的位置迭代后的第i个关节约束点位置，L _i 为第i个连杆长度，P _t 为目标点位置；

S26、在关节约束点位置迭代过程中，感知势场会对障碍物产生斥力F _re ，斥力F _re 的大小根据公式（2）计算得到；当r _i <d _i ≤r ₀ 时，关节约束点P _i 的更新受斥力函数的影响会发生偏移，偏移规则如公式（6）：

S27、障碍物进入势场，其距离值d _i 小于或等于节点最小安全距离r _i ，即d _i ≤r _i ，即发生碰撞情况下，关节约束点进行更新；所述关节约束点进行更新：首先从后往前进行位置迭代，即从P _n 到P ₁ ，但是需要对关节约束点更新位置进行调整；其调整规则为：以前一个更新关节约束点为圆心，杆长为半径，通过旋转调整当前关节约束点的位置，实现实时避障，最小旋转角度∠α的对边s即为障碍物进入势场的长度，计算过程如公式（7）所示：

其中，r _o 为感知势场的节点半径；

融合感知势场反馈的反向位置迭代规则如公式（8）所示：

之后再进行从前往后的位置迭代，即从P ₁ 到P _n ，迭代规则如公式（5）；

S28、判断算法是否执行完成：检查目前算法迭代数是否已经超过最大迭代数T，或末端执行器与目标点距离是否小于或等于β，达成其中某一项则算法结束，反之则继续迭代；

S3、末端执行器位姿调整：根据更新的冗余机械臂实时避障的各关节约束点位置，调整末端执行器的方位，实现末端执行器与目标位置作业平面之间的垂直对准，确保其与作业平面之间的正交性；具体步骤包括：

S31、在末端执行器上部署4条测距激光U ₁,U ₂,U ₃ ,U ₄，均匀分布在末端执行器的表面，且与末端执行器的方向相同，通过测量激光射线之间的距离差，动态调整末端执行器的位姿；

S32、4条测距激光均可实时测量与作业平面之间的距离值u ₁ ,u ₂ ,u ₃ ,u ₄ ；

S33、进行末端执行器位姿调整，并设置最小距离差u _min ：首先，在垂直方向上，当距离值u ₁ 和u ₂ 的差值大于或等于最小距离差u _min 时，即|u ₁ -u ₂ |≥u _min 时，若u ₁ >u ₂ ,则机械臂末端俯仰调节关节向u ₁ 所在方向进行旋转；若u ₁ <u ₂ ，则机械臂末端俯仰调节关节向u ₂ 所在方向进行旋转；其次，在水平方向上，当距离值u ₃ 和u ₄ 的差值大于或等于最小距离差u _min 时，即|u ₃ -u ₄ |≥u _min 时，若u ₃ >u ₄ ，则机械臂末端水平调节关节向u ₄ 所在方向进行旋转；若u ₃ <u ₄ ，则机械臂末端水平调节关节向u ₃ 所在方向进行旋转；最后，直到|u ₁ -u ₂ |<u _min ，且|u ₃ -u ₄ |<u _min 时，停止迭代；

S34、末端执行器姿态调整：当目标点位置位于一个曲面的时候，通过判定射线之间的大小关系，带动机械臂末端关节和前一个关节进行俯仰和平移变换，使末端执行器与目标点之间的位置夹角θ_t逐渐变小，直到末端执行器到达目标点，完成冗余机械臂在核聚变托卡马克环形腔体内探测任务。

2.如权利要求1所述的一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法，其特征在于：在步骤S1中，所述冗余机械臂为10自由度机械臂。

3.如权利要求1或2所述的一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法，其特征在于：在步骤S31中，所述在末端执行器上部署4条测距激光U ₁,U ₂,U ₃ ,U ₄，激光U₁和U₂用于检测垂直方向，激光U₃和U₄则用于检测水平方向。

4.如权利要求1或2所述的一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法，其特征在于：在步骤S33中，所述机械臂末端俯仰调节关节为第9关节，所述机械臂末端水平调节关节为第8关节。

5.如权利要求4所述的一种冗余机械臂实时避障与末端位姿调整方法，其特征在于：所述第9关节和第8关节，分别在垂直和水平方向进行末端执行器位姿调整，其具体调整方法如下：

（1）当|u ₁ -u ₂ |≥u _min 时，若u ₁ >u ₂ ，则第9关节朝u₁所在方向旋转；若u ₁ <u ₂ ，则第9关节朝u₂所在方向旋转，第9关节为垂直方向调整；

（2）当|u ₃ -u ₄ |≥u _min 时，若u ₃ >u ₄ ，则第8关节朝u₄所在方向旋转；若u ₃ <u ₄ ，则第8关节朝u₃所在方向进行旋转，第8关节为水平方向调整；

（3）以上两步通过关节旋转，动态缩减对应射线间差值，最后，直到|u ₁ -u ₂ |<u _min ，且|u ₃ -u ₄ |<u _min 时，停止迭代。