[发明专利]一种可协同调控多足机器人的单腿操作和机体平移的遥操作系统及控制方法

权利要求书

1.一种可协同调控多足机器人的单腿操作和机体平移的遥操作系统，所述的多足机器人的遥操作系统包括：机体层遥操作子系统、单腿层遥操作子系统、底层控制器和通信端口；

所述的机体层遥操作子系统包括：机体层主端系统和机体层从端系统；

所述的机体层主端系统包括：机体层主端机器人和机体层主端控制器；

所述的机体层从端系统包括：从端机器人的机体和机体层从端控制器；

所述的单腿层遥操作子系统包括：单腿层主端系统和单腿层从端系统；

所述的单腿层主端系统包括：单腿层主端机器人和单腿层主端控制器；

所述的单腿层从端系统包括：从端机器人的可操作腿和单腿层从端控制器；

所述的一种可协同调控多足机器人的单腿操作和机体平移的遥操作系统，其特征在于：

所述的单腿层主端机器人为一个3自由度关节型触觉力反馈设备，用于量化操作者对于从端机器人可操作腿位置的操作意图，输出相应的触觉引导力并反馈给操作者，以此辅助操作者完成对从端机器人可操作腿位置的操作任务；

所述的单腿层主端控制器一方面用于将单腿层主端机器人末端在工作空间内三个方向的位置指令转化为从端机器人可操作腿末端在工作空间内三个方向的位置指令，并将此作为控制信号经通信端口发送至单腿层从端控制器，另一方面负责将从端机器人可操作腿与单腿层主端机器人之间的位置跟踪信息和力跟踪信息进行融合并转换成触觉力信息，控制单腿层主端机器人内置的力反馈电机输出相应的触觉引导力；

所述的从端机器人为电驱动六足机器人，每条腿构型相同且均具有三个转动关节，并呈中心对称的方式分布在机体四周，每个关节均由电机驱动；

所述的从端机器人的可操作腿，表示从端机器人在单腿层遥操作子系统中的被控对象为任意一条可操作腿的足端在工作空间内三个方向的位移量，其中分别为沿足端坐标系X轴方向的纵向位移量，沿足端坐标系Y轴方向的横向位移量以及沿足端坐标系Z轴方向的垂向位移量；

所述的单腿层从端控制器，用于将所接收到的可操作腿的位置指令通过控制器内嵌的可操作腿动力学模型以及单腿层控制算法，转换成从端机器人可操作腿的控制输入量，并将该控制输入量发送至从端机器人的底层控制器，另一方面负责将从端机器人可操作腿的实际位置以及可操作腿末端与接触环境之间的实际作用力通过通信端口发送至单腿层主端控制器；

所述的机体层主端机器人为一个3自由度并联型触觉力反馈设备，用于量化操作者对于从端机器人机体平移量的操作意图，输出相应的触觉引导力并反馈给操作者，以此辅助操作者完成对从端机器人机体平移的操作任务；

所述的机体层主端控制器一方面用于将机体层主端机器人手柄三个方向的位置指令转化为从端机器人机体的平移指令，并将此作为控制信号经通信端口发送至机体层从端控制器，另一方面负责将造成从端机器人机体平移过程中出现位置跟踪误差的外部力转换成触觉力信息，控制机体层主端机器人内置的力反馈电机输出相应的触觉引导力；

所述的从端机器人的机体，表示从端机器人在机体层遥操作子系统中的被控对象为机体在三个方向上的平移量，其中分别为沿机体坐标系X轴方向的纵向平移量，沿机体坐标系Y轴方向的横向平移量以及沿机体坐标系Z轴方向的垂向平移量；

所述的机体层从端控制器，一方面用于将接收到的机体平移指令通过控制器内嵌的从端机器人机体运动学模型以及机体层控制算法，转换成从端机器人机体的控制输入量，并将该控制输入量发送至从端机器人的底层控制器，另一方面负责将从端机器人机体平移过程中的位置跟踪信息通过通信端口发送至机体层主端控制器；

所述的从端机器人的底层控制器，用于接收机体层遥操作子系统和单腿层遥操作子系统所求解出的其余5条腿和可操作腿在内全部关节所需输出的目标转角，再通过关节层控制器驱动各腿部各关节内置的电机完成指定的转动要求。