【技術實現步驟摘要】
本申請涉及靈巧手，尤其涉及一種靈巧手手指關節角度控制方法、裝置、系統及介質。
技術介紹
1、隨著機器人技術的發展，靈巧手在各種復雜操作任務中的應用日益廣泛。
2、在靈巧手的控制中，?如何精確和平穩地控制手指關節角度，對于實現靈巧手的精細操作至關重要。相關技術中，基于動力學原理、神經網絡模型和/或部署在手指關節上的傳感器，對靈巧手手指關節角度進行控制。
3、然而，靈巧手手指關節角度控制的穩定性和精度還有待提高。
技術實現思路
1、本申請提供一種靈巧手手指關節角度控制方法、裝置、系統及介質，以解決靈巧手手指關節角度控制的穩定性和精度較低的問題。
2、第一方面，本申請提供一種靈巧手手指關節角度控制方法，包括：靈巧手手指的關節角度包括第一關節角度和第二關節角度，第一關節角度和第二關節角度屬于主動自由度，靈巧手手指關節角度控制方法包括：獲取針對手指的控制指令；根據控制指令、第一關節角度的跟蹤控制律和第二關節角度的跟蹤控制律，對第一關節角度和第二關節角度進行控制；其中，第一關節角度的跟蹤控制律和第二關節角度的跟蹤控制律是基于超螺旋滑模控制算法和手指的動力學模型確定的。
3、在一些實施例中，第一關節角度的跟蹤控制律或者第二關節角度的跟蹤控制律的生成過程包括：構建動力學模型；根據動力學模型，確定目標關節角度的狀態空間形式，目標關節角度為第一關節角度或者第二關節角度；構建目標關節角度對應的跟蹤誤差；根據跟蹤誤差，構建目標關節角度對應的滑模面；根據滑模面
4、在一些實施例中，構建動力學模型，包括：根據拉格朗日方程和所述靈巧手手指的參數信息，構建所述動力學模型，所述參數信息包括結構信息和狀態量信息；
5、所述動力學模型表示為：
6、
7、其中，表示所述第一關節角度，表示所述第一關節角度的一階導數，表示所述第一關節角度的二階導數，表示所述第二關節角度，表示所述第二關節角度的一階導數，表示所述第二關節角度的二階導數，表示所述靈巧手手指的第一關節處的控制力矩，表示所述靈巧手手指的第二關節處的控制力矩，和是與所述參數信息相關的系數。
8、在一些實施例中，根據跟蹤誤差，構建目標關節角度對應的滑模面，包括：對所述跟蹤誤差進行求導，得到所述跟蹤誤差的一階導數；根據所述跟蹤誤差和所述跟蹤誤差的一階導數，構建所述滑模面；在所述目標關節角度為所述第一關節角度的情況下，所述跟蹤誤差表示為：
9、
10、所述跟蹤誤差的一階導數表示為：
11、
12、所述滑模面表示為：
13、
14、其中，表示所述第一關節角度，表示所述第一關節角度的一階導數，表示所述第一關節角度的期望，表示所述第一關節角度的期望的一階導數，表示用于調節誤差收斂速度的系數，s表示滑模面，表示所述跟蹤誤差，表示所述跟蹤誤差的一階導數。
15、在一些實施例中，根據滑模面、超螺旋滑模控制算法和狀態空間形式，構建目標關節角度的跟蹤控制律，包括：對滑模面進行求導，得到滑模面的第一導數；根據狀態空間形式對第一導數變換，得到第二導數；基于超螺旋滑模控制算法，確定滑模面的第三導數；根據第二導數和第三導數，構建目標關節角度的跟蹤控制律。
16、在一些實施例中，在目標關節角度為第一關節角度的情況下，跟蹤控制律表示為：
17、
18、其中，，表示所述靈巧手手指的第一關節處的控制力矩，表示所述靈巧手手指的第二關節處的控制力矩，，、是與所述靈巧手手指的參數信息相關的系數，表示用于調節誤差收斂速度的系數，表示所述跟蹤誤差的一階導數，是所述狀態空間形式中的變量，表示所述第一關節角度的期望的二階導數，和表示滑模控制參數，s表示所述滑模面，表示對所述滑模面進行取正處理后的結果，表示符號函數。
19、第二方面，本申請提供一種靈巧手手指關節角度控制裝置，靈巧手手指包括第一關節角度和第二關節角度，第一關節角度和第二關節角度屬于主動自由度，靈巧手手指關節角度控制裝置包括：獲取模塊，用于獲取針對手指的控制指令；控制模塊，用于根據控制指令、第一關節角度的跟蹤控制律和第二關節角度的跟蹤控制律，對第一關節角度和第二關節角度進行控制；其中，第一關節角度的跟蹤控制律和第二關節角度的跟蹤控制律是基于超螺旋滑模控制算法和手指的動力學模型確定的。
20、第三方面，本申請提供一種靈巧手控制系統，包括：處理器，設置在靈巧手上或者與靈巧手分離設置，用于實現如本申請第一方面所述的靈巧手手指關節角度控制方法；靈巧手，用于根據所述處理器的控制執行相應動作。
21、第四方面，本申請提供一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序指令，計算機程序指令被處理器執行時，實現如本申請第一方面所述的靈巧手手指關節角度控制方法。
22、第五方面，本申請提供一種計算機程序產品，包括計算機程序，計算機程序被處理器執行時實現如本申請第一方面所述的靈巧手手指關節角度控制方法。
23、本申請提供的靈巧手手指關節角度控制方法、裝置、系統及介質，第一關節角度的跟蹤控制律和第二關節角度的跟蹤控制律是基于超螺旋滑模控制算法和靈巧手手指的動力學模型確定的，超螺旋滑模控制算法具備魯棒性，而且能夠有效地抑制傳統滑模控制算法中的抖振現象，采用基于超螺旋滑模控制算法和靈巧手手指的動力學模型確定的跟蹤控制律，提高了靈巧手手指關節角度控制的穩定性和精度，使得靈巧手手指關節能夠實現更為平滑、精準的角度跟蹤，提升了靈巧手手指在精細操作任務中的執行精度和適應性。
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1.一種靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，靈巧手手指的關節角度包括第一關節角度和第二關節角度，所述第一關節角度和所述第二關節角度屬于主動自由度，所述靈巧手手指關節角度控制方法包括：
2.根據權利要求1所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述第一關節角度的跟蹤控制律或者所述第二關節角度的跟蹤控制律的生成過程包括：
3.根據權利要求2所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述構建所述動力學模型，包括：
4.根據權利要求2所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述根據所述跟蹤誤差，構建所述目標關節角度對應的滑模面，包括：
5.根據權利要求2所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述根據所述滑模面、所述超螺旋滑模控制算法和所述狀態空間形式，構建所述目標關節角度的跟蹤控制律，包括：
6.根據權利要求5所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，在所述目標關節角度為所述第一關節角度的情況下，所述跟蹤控制律表示為：
7.一種靈巧手手指關節角度控制裝置，其特征在于，靈巧手手指的關節角
8.一種靈巧手控制系統，其特征在于，包括：
9.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序指令，所述計算機程序指令被處理器執行時，實現如權利要求1至6中任一項所述的靈巧手手指關節角度控制方法。
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至6中任一項所述的靈巧手手指關節角度控制方法。
...【技術特征摘要】
1.一種靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，靈巧手手指的關節角度包括第一關節角度和第二關節角度，所述第一關節角度和所述第二關節角度屬于主動自由度，所述靈巧手手指關節角度控制方法包括：
2.根據權利要求1所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述第一關節角度的跟蹤控制律或者所述第二關節角度的跟蹤控制律的生成過程包括：
3.根據權利要求2所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述構建所述動力學模型，包括：
4.根據權利要求2所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述根據所述跟蹤誤差，構建所述目標關節角度對應的滑模面，包括：
5.根據權利要求2所述的靈巧手手指關節角度控制方法，其特征在于，所述根據所述滑模面、所述超螺旋滑模控制算法和所述狀態空間形式，構建所述目標關節角度的跟蹤控制律，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高客，江磊，李泳耀，晁藝，周湛豪，
申請(專利權)人：人形機器人上海有限公司，
類型：發明
國別省市：
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