[发明专利]分级的机器人控制系统和用多个操纵器对选择的物体自由度进行控制的方法

权利要求书

1.一种机器人系统，包括：

具有多个操纵器的机器人，所述多个操纵器共同适于在主要任务执行期间使用多种抓握类型中的一种来抓握物体；和

电连接至所述机器人的控制器，所述控制器适于在所述主要任务执行期间使用多任务控制分级结构来控制所述多个操纵器；

其中，所述控制器响应于输入信号自动地将所述机器人系统的内力参数化，以便用于所述多种抓握类型中的每一种，所述主要任务被限定在控制的物体级，具有仅选择所述物体所有可用自由度的子组的能力。

2.如权利要求1所述的机器人系统，其中，所述机器人是至少具有42个自由度的类人机器人。

3.如权利要求1所述的机器人系统，其中，所述主要任务在所述控制的物体级的限定包括使用“闭链”Jacobian变换和“闭链”抓握矩阵中的至少一个。

4.如权利要求1所述的机器人系统，其中，所述多任务控制分级结构利用了在所述控制的物体级的零空间中操作的阻抗关系。

5.如权利要求1所述的机器人系统，其中，所述控制器适于在所述机器人的协同抓握中使用所述多个操纵器中的至少一些来仅控制所述物体所有可用自由度的子组。

6.如权利要求5所述的机器人系统，其中，所述控制器还适于在所述控制的物体级执行所述零空间中的次级任务，所述零空间包括所述物体的至少一个自由的自由度。

7.一种用于机器人系统的控制器，所述机器人系统包括至少一个机器人，每个机器人均具有适于在主要任务执行期间抓握物体的至少一个操纵器，所述控制器包括：

电连接至所述至少一个机器人的主机；和

能够由所述主机执行的算法，所述算法适于使用多任务控制分级结构来控制所述至少一个机器人的所述至少一个操纵器；

其中，所述算法的执行响应于输入信号自动地将所述机器人系统的内力参数化，以便用于所述至少一个机器人的多种抓握类型中的每一种，所述主要任务被限定在物体级，具有仅选择所述物体所有可用自由度的子组的能力。

8.如权利要求7所述的控制器，其中，所述至少一个机器人包括具有至少42个自由度的类人机器人。

9.如权利要求7所述的控制器，其中，所述控制器适于在所述至少一个机器人的协同抓握中使用所述多个操纵器中的至少一些来仅控制所述物体所有自由度的子组，同时在所述控制的物体级执行所述零空间中的次级任务，所述零空间包括所述物体的至少一个自由的自由度。

10.一种用于控制机器人系统的方法，所述机器人系统具有包含多个操纵器的机器人和电连接至所述机器人的控制器，所述多个操纵器共同适于在主要任务执行期间使用多种抓握类型中的一种来抓握物体，所述控制器适于在所述主要任务的执行期间控制所述多个操纵器，所述方法包括：

经由所述控制器的主机接收输入信号；

使用所述主机并经由多任务控制分级结构处理所述输入信号，从而在所述主要任务执行期间控制所述多个操纵器；

其中，处理所述输入信号包括：

将所述主要任务限定在所述控制的物体级；和

响应于所述输入信号自动将所述机器人系统的内力参数化，以便用于所述多种抓握类型中的每一种。