【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于機(jī)器人及醫(yī)療技術(shù)及控制領(lǐng)域，特別是一種靈巧從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)及控制方法。
技術(shù)介紹
1、隨著機(jī)器人技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。其中機(jī)器人的執(zhí)行部件與工作環(huán)境有非常密切的作用，靈巧機(jī)器人作為一種末端執(zhí)行器，其影響著機(jī)器人智能化和作業(yè)水平的提高。機(jī)器人臂系統(tǒng)通常使用主從式控制模式：操作者在對主手進(jìn)行操作時(shí)，手部運(yùn)動會帶動主手隨之運(yùn)動，主手關(guān)節(jié)處傳感器可以測量運(yùn)動信息，通過主從控制將主手的運(yùn)動映射到從手，從手各關(guān)節(jié)運(yùn)動，帶動器械實(shí)現(xiàn)相應(yīng)運(yùn)動。
2、現(xiàn)有的傳統(tǒng)機(jī)器人臂，以主從手模式為主要的工作模式，從手機(jī)器人的靈活度及自由度并不高，大部分靠主手去帶動，而從手作為進(jìn)入操作空間內(nèi)并進(jìn)行操作的器械，目前對主從手模式，主要是主手帶動從手去操作一些動作，對多關(guān)節(jié)從手機(jī)器人的控制系統(tǒng)的研究并不多，同時(shí)從手的自由度不高，從手控制系統(tǒng)的避障和防抖動等能力及保護(hù)機(jī)制并不成熟可靠，這些都不利于從手在狹小空間內(nèi)的操作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種靈巧從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)及控制方法，使其在狹小的空間內(nèi)，進(jìn)行自由穿梭，幫助操作人員高效安全地完成操作任務(wù)，增加了信息采集功能及系統(tǒng)定位的控制方法，提升了靈巧機(jī)器人的有效避障；末端位置調(diào)姿及控制方法，減少了末端的抖動。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是：
3、一種靈巧從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，包括：從手機(jī)器人臂、參數(shù)模塊、檢測模塊、控制模塊、驅(qū)動模塊；
5、參數(shù)模塊：保存有多個(gè)不同類型從手機(jī)器人臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)；
6、檢測模塊：用于檢測從手機(jī)器人臂的溫度、電壓、電流、角速度、力矩和位置作為檢測信息，并輸出給控制模塊；
7、控制模塊：接收檢測模塊輸出的檢測信息，進(jìn)行運(yùn)動控制、抖動控制、避障控制和換臂控制，輸出控制指令給驅(qū)動模塊；
8、驅(qū)動模塊：接收控制模塊輸出的控制指令，根據(jù)控制指令驅(qū)動從手機(jī)器人臂進(jìn)行運(yùn)動控制、抖動控制或避障控制。
9、優(yōu)選地，還包括：通訊模塊；
10、通訊模塊接收上級發(fā)送的預(yù)期位置信息指令，并將預(yù)期位置信息指令輸出給控制模塊，用于控制模塊輸出控制指令，進(jìn)行運(yùn)動控制。
11、優(yōu)選地，還包括：換臂模塊；
12、換臂模塊接收上級發(fā)送的換臂指令對從手機(jī)器人臂進(jìn)行換臂控制。
13、優(yōu)選地，從手機(jī)器人臂按用途類型劃分為執(zhí)行臂和操作臂，執(zhí)行臂用于執(zhí)行上級輸入的操作任務(wù)，操作臂用于對周圍環(huán)境進(jìn)行照明，采集遙感圖像并傳輸給操作人員；
14、執(zhí)行臂由主動段、從動段組成；操作臂由主動段、從動段組成。
15、優(yōu)選地，包括：
16、根據(jù)上級發(fā)送的任務(wù)指令和檢測模塊的檢測信息，由驅(qū)動模塊驅(qū)動從手機(jī)器人臂進(jìn)行運(yùn)動控制；
17、從手機(jī)器人臂運(yùn)動過程中，控制模塊輸出控制指令給驅(qū)動模塊，持續(xù)對從手機(jī)器人臂進(jìn)行避障控制、抖動控制。
18、優(yōu)選地，控制模塊持續(xù)對從手機(jī)器人臂進(jìn)行避障控制過程還包括判斷從手機(jī)器人臂是否發(fā)生碰撞，具體為：
19、確定從手機(jī)器人臂所在空間是否不能接觸；
20、從手機(jī)器人臂在有限但能夠接觸的空間內(nèi)運(yùn)動，則將外環(huán)境防碰撞力δf與力的極限值0.5n進(jìn)行對比，若外環(huán)境防碰撞力δf大于力的極限值0.5n，則判斷從手機(jī)器人臂發(fā)生碰撞，需要進(jìn)行避障控制；
21、從手機(jī)器人臂在有限且要求不能接觸的空間內(nèi)運(yùn)動，則若滿足下列任一條件之一，則判斷從手機(jī)器人臂發(fā)生碰撞，需要進(jìn)行避障控制；
22、條件一、從手機(jī)器人臂與周圍空間的最小距離小于2mm；
23、條件二、內(nèi)環(huán)境防碰撞力δf1大于0.1n。
24、優(yōu)選地，外環(huán)境防碰撞力δf的確定方法，具體為：
25、
26、其中，
27、smx為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系x軸方向給定的目標(biāo)位置，ssx為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系x軸方向的實(shí)際位置；
28、smy為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系y軸方向給定的目標(biāo)位置，ssy為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系y軸方向的實(shí)際位置；
29、smz為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系z軸方向給定的目標(biāo)位置，ssz為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系z軸方向的實(shí)際位置；
30、fx為由檢測模塊檢測到的從手機(jī)器人臂受到的從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系x軸向力，kx為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系x軸向力的系數(shù)；
31、fy為由檢測模塊檢測到的從手機(jī)器人臂受到的從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系y軸向力，ky為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系y軸向力的系數(shù)；
32、fz為由檢測模塊檢測到的從手機(jī)器人臂受到的從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系z軸向力，kz為從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系z軸向力的系數(shù)；
33、kx、ky和kz的取值范圍均為0-2；
34、cx為從手機(jī)器人臂臂桿在從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系x軸方向的等效剛度，cy為從手機(jī)器人臂臂桿在從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系y軸方向的等效剛度，cz為從手機(jī)器人臂臂桿在從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系z軸方向的等效剛度；
35、從動段與主動段固定的鉸接點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸垂直于主動段、從動段軸線構(gòu)成的平面，y軸和z軸位于主動段、從動段軸線構(gòu)成的平面內(nèi)；z軸與x軸、y軸兩兩正交，構(gòu)成從手機(jī)器人臂坐標(biāo)系。
36、優(yōu)選地，內(nèi)環(huán)境防碰撞力δf1的確定方法，具體為：
37、
38、其中，sx、sy、sz分別為x軸、y軸和z軸方向的位置系數(shù)，取值范圍均為0-1。
39、優(yōu)選地，控制模塊持續(xù)對從手機(jī)器人臂進(jìn)行抖動控制的方法，具體為：
40、11)確定靈巧從手機(jī)器人臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)；
41、12)根據(jù)主手控制系統(tǒng)輸出的任務(wù)指令中的預(yù)期位置信息指令和從手機(jī)器人臂的當(dāng)前位置，確定從手機(jī)器人臂的運(yùn)動軌跡；控制模塊控制驅(qū)動模塊驅(qū)動從手機(jī)器人臂運(yùn)動，當(dāng)從手機(jī)器人臂執(zhí)行完預(yù)期位置信息指令，達(dá)到目標(biāo)位置后進(jìn)入步驟13)；
42、13)控制模塊進(jìn)行防抖判定，控制模塊通過檢測模塊采集到的從手機(jī)器人臂的角速度及位置，判斷從手機(jī)器人臂是否滿足抖動門限，當(dāng)從手機(jī)器人臂實(shí)際位置和目標(biāo)位置之間的差值小于0.2cm，且角速度實(shí)測值小于2°/s，則判斷滿足抖動門限，從手機(jī)器人臂運(yùn)動到位且進(jìn)入工作狀態(tài)，執(zhí)行后續(xù)任務(wù)指令；反之，進(jìn)入步驟14)，啟動防抖程序控制；
43、14)計(jì)算實(shí)際位置和目標(biāo)位置之間的差值δl，以及角速度w；通過差值δl，角速度w及從手機(jī)器人臂的桿長度，折算出從手機(jī)器人臂根部臂桿連接處的轉(zhuǎn)動位置，當(dāng)從手機(jī)器人臂根部連接處的轉(zhuǎn)動位置出現(xiàn)來回?fù)u擺，則改變位置pid參數(shù)和速度pid的參數(shù)，減小抖動，并進(jìn)入步驟15)；反之，當(dāng)從手機(jī)器人臂根部連接處的轉(zhuǎn)動位置不變，僅末端抖動，則本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種靈巧從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：從手機(jī)器人臂、參數(shù)模塊、檢測模塊、控制模塊、驅(qū)動模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：通訊模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：換臂模塊；
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意之一所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，從手機(jī)器人臂按用途類型劃分為執(zhí)行臂和操作臂，執(zhí)行臂用于執(zhí)行上級輸入的操作任務(wù)，操作臂用于對周圍環(huán)境進(jìn)行照明，采集遙感圖像并傳輸給操作人員；
5.利用如權(quán)利要求4所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)執(zhí)行的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制方法，其特征在于，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制方法，其特征在于，控制模塊持續(xù)對從手機(jī)器人臂進(jìn)行避障控制過程還包括判斷從手機(jī)器人臂是否發(fā)生碰撞，具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制方法，其特征在于，外環(huán)境防碰撞力ΔF的確定方法，具體為：
8.根據(jù)權(quán)利要
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制方法，其特征在于，控制模塊持續(xù)對從手機(jī)器人臂進(jìn)行抖動控制的方法，具體為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種靈巧從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：從手機(jī)器人臂、參數(shù)模塊、檢測模塊、控制模塊、驅(qū)動模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：通訊模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：換臂模塊；
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意之一所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系統(tǒng)，其特征在于，從手機(jī)器人臂按用途類型劃分為執(zhí)行臂和操作臂，執(zhí)行臂用于執(zhí)行上級輸入的操作任務(wù)，操作臂用于對周圍環(huán)境進(jìn)行照明，采集遙感圖像并傳輸給操作人員；
5.利用如權(quán)利要求4所述的一種靈巧從手從手機(jī)器人臂控制系...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李鵬飛，王首浩，呂博瀚，陳成峰，薛釗，張俊寧，李林，楊斌，
申請(專利權(quán))人：北京實(shí)驗(yàn)工廠有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。