[发明专利]用于机器人的变导纳控制方法以及系统

说明书

一种用于机器人的变导纳控制方法以及系统，所述变导纳控制方法包括如下步骤：检测施加在所述机器人上的操作力；利用所述操作力以及预设导纳参数计算所述机器人的期望加速度，所述预设导纳参数包括预设虚拟阻尼以及预设虚拟质量；判断所述期望加速度与所述机器人的当前运行速度是否具有相同的方向；若判断结果为是，则根据第一虚拟阻尼以及第一虚拟质量调整所述机器人的所述当前运行速度，以使所述机器人具有第一期望速度，其中，所述第一虚拟阻尼小于所述预设虚拟阻尼，所述第一虚拟质量小于所述预设虚拟质量。由此，通过变导纳的柔顺控制方式使得人机交互型机器人能够快速灵敏的响应操作者的意图，提高操作者的沉浸感与真实感。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种用于机器人的变导纳控制方法以及系统。

背景技术

随着科学技术的进步和机器人辅助制造的商业化普及，操作者与机器人之间的物理人机协同交互方式逐渐被人们重视，并不断开发出各种人机交互型机器人。

现有技术中的人机交互型机器人的控制方式主要包括阻抗控制方式和导纳控制方式。其中，阻抗控制方式是指输入位移而输出力的控制方式，通常只适合于刚性环境(例如：打磨抛光、货物取放等)下操作者与机器人的动态交互，却很难满足柔性环境(例如：医疗手术、精细雕刻等)对精准度的要求。导纳控制方式是输入力而输出速度的控制方式，比较多的用于柔性环境中，但是，在复杂多变的柔性应用环境中，很难控制机器人快速灵敏的响应操作者的操作意图，导致机器人的动作反映缓慢，另外，当操作者出现失误和抖动时，现有的导纳控制方式并不能及时响应并修正操作者的失误和抖动，甚至会导致失误被连续放大，造成最终的操作结果出现很大误差，严重影响了操作精度以及操作者的使用体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的人机交互型机器人不能快速灵敏的响应操作者意图的缺陷，提供一种用于机器人的变导纳控制方法以及系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于机器人的变导纳控制方法，所述变导纳控制方法包括如下步骤：

检测施加在所述机器人上的操作力；

利用所述操作力以及预设导纳参数计算所述机器人的期望加速度，所述预设导纳参数包括预设虚拟阻尼以及预设虚拟质量；

判断所述期望加速度与所述机器人的当前运行速度是否具有相同的方向；

若判断结果为是，则根据第一虚拟阻尼以及第一虚拟质量调整所述机器人的所述当前运行速度，以使所述机器人具有第一期望速度，其中，所述第一虚拟阻尼小于所述预设虚拟阻尼，所述第一虚拟质量小于所述预设虚拟质量。

较佳地，所述变导纳控制方法还包括如下步骤：

判断所述第一期望速度是否大于第一预设速度饱和值；

若判断结果为是，则控制所述机器人停止运动

若判断结果为否，则控制所述机器人的所述当前运行速度改变为所述第一期望速度。

较佳地，利用如下公式计算得到所述第一虚拟阻尼：

利用如下公式计算得到所述第一虚拟质量：

其中，c_v1为所述第一虚拟阻尼，c_f为所述预设虚拟阻尼，c_min预设的最小虚拟阻尼；m_f为所述预设虚拟质量，为所述期望加速度，为预设的最大加速度，m_v1为所述第一虚拟质量。

较佳地，所述变导纳控制方法还包括如下步骤：