[发明专利]一种复杂曲面机器人高效高精度示教方法

权利要求书

1.一种复杂曲面机器人高效高精度示教方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1对待示教机器人进行自由牵引以完成一条曲面轨迹的动觉示教，并采集动觉示教数据；

S2根据采集的示教数据创建虚拟夹具，利用创建的虚拟夹具为下一条曲面轨迹示教提供辅助，以此完成多条曲面轨迹的示教并获得动觉示教数据；

S21对采集到的动觉示教数据进行稀疏采样得到N个示教数据点，利用机器人正运动学计算得到示教机器人任务空间内的示教数据点；

S22对机器人任务空间内的示教数据点进行三次样条插值处理得到三次样条示教轨迹曲线，并根据三次样条示教轨迹曲线计算出时变矩阵D(t)，然后利用时变矩阵D(t)计算瞬时理想运动方向D_r与瞬时禁止运动方向D_t；

S23根据瞬时理想运动方向D_r与瞬时禁止运动方向D_t构建虚拟夹具：

V＝k(D_r+k_tD_t)P_i

其中，V为在添加虚拟夹具时机器人位姿变化量，P_i为在不添加虚拟夹具时机器人位姿变化量，k为比例系数，k_t为虚拟夹具的刚柔性；

S24在虚拟夹具的辅助下对曲面上下一条轨迹进行动觉示教，在示教过程中根据操作者施加的力信息对虚拟夹具的刚柔性系数k_t进行调整，并采集新的动觉示教数据；

S25重复步骤S21-S24多次，获得总的动觉示教数据；

S3根据现有的动觉示教数据构建不完备的曲面流形，并生成虚拟夹具，利用虚拟夹具的辅助完成多条曲面轨迹的示教；

S31利用现有的动觉示教数据与LSML算法构建不完备的曲面流形H(x)；

S32利用曲面流形H(x)的投影特性获得曲面流形上的离散数据点，并根据离散数据点进行三次样条插值获得三次样条插值示教轨迹曲线，然后构建虚拟夹具；

S33在虚拟夹具的辅助下对曲面上下一条轨迹进行动觉示教，在示教过程中根据操作者施加的力信息对虚拟夹具的刚柔性系数k_t进行调整，并采集新的动觉示教数据；

S34重复步骤S31-S33多次，获得总的动觉示教数据；

S4计算曲面流形误差，并判断曲面流形误差是否在阈值范围内，若是，则结束，若否，则返回步骤S3。

2.如权利要求1所述的复杂曲面机器人高效高精度示教方法，其特征在于，步骤S1中，采用空间阻抗控制的方式实现机器人的自由牵引。

3.如权利要求1所述的复杂曲面机器人高效高精度示教方法，其特征在于，所述刚柔性系数k_t采用下式进行调整：

其中，h为操作者施加在机器人上的力信息，h′为设定的力值，β为比例系数。

4.如权利要求1所述的复杂曲面机器人高效高精度示教方法，其特征在于，曲面流形误差采用下式计算：

其中，ε^i,j是曲面流形上的微小变化量，Δ^i,j是x_i方向导数的非中心估计，S为步骤S34获得的总的动觉示教数据点的数量，Nⁱ是示教数据点x_i邻近点的个数。

5.如权利要求1-4任一项所述的复杂曲面机器人高效高精度示教方法，其特征在于，步骤S4中阈值的取值不大于0.005。