[发明专利]绳驱机器人控制方法及系统

权利要求书

1.一种绳驱机器人控制方法，其特征在于，包括：

对所述机器人的锚点座进行轨迹规划得到期望轨迹；

计算所述期望轨迹上每个空间点的刚度矩阵；

根据目标刚度选取刚度比例因子对所述刚度矩阵进行优化；

根据优化结果得到绳索长度，并进行逆解得到所述机器人的电机角度；

目标刚度与刚度比例因子的关系表示为：

k＝n₁·K₁₁+n₂·K₂₂+n₃·K₃₃+n₄·K₄₄+n₅·K₅₅+n₆·K₆₆

其中，k表示目标刚度，n₁，…，n₆分别表示刚度比例因子，所述刚度比例因子为末端姿态的各权重系数，K₁₁，…，K₆₆分别表示所述机器人末端的刚度值。

2.根据权利要求1所述的一种绳驱机器人控制方法，其特征在于，所述对所述机器人的锚点座进行轨迹规划得到期望轨迹，包括：

根据轨迹方向向量计算相邻两个空间点的距离，并根据所述距离确定轨迹节点数量；

根据所述节点数量确定每两个节点间所述锚点座的运动速度和加速度；

根据所述运动速度和所述加速度得到期望轨迹。

3.根据权利要求1所述的一种绳驱机器人控制方法，其特征在于，所述计算所述期望轨迹上每个空间点的刚度矩阵中所述刚度矩阵表示为：

其中，K表示刚度矩阵，E表示绳索的杨氏模量，A表示绳索的截面积，l₁，…，l_n1分别表示绳索长度，x、y、z、α、β、γ分别表示所述机器人的末端姿态，所述末端姿态包括末端坐标和旋转角。

4.根据权利要求3所述的一种绳驱机器人控制方法，其特征在于，所述根据目标刚度选取刚度比例因子对所述刚度矩阵进行优化的优化算法表示为：

其中，θ表示控制所述锚点座的电机角度，k表示目标刚度，X表示所述机器人的末端姿态。

5.根据权利要求3所述的一种绳驱机器人控制方法，其特征在于，所述根据优化结果得到绳索长度，并进行逆解得到所述机器人的电机角度，包括：

根据所述末端姿态和所述空间点的位置得到所述绳索长度；

根据绳索长度以及电机的绞盘半径得到所述电机角度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种绳驱机器人控制方法，其特征在于，还包括对所述电机角度进行插补，以使所述机器人运动时更加平滑。

7.一种绳驱机器人控制系统，其特征在于，包括：

期望轨迹规划单元：用于对所述机器人的锚点座进行轨迹规划得到期望轨迹；

刚度矩阵计算单元：用于计算所述期望轨迹上每个空间点的刚度矩阵；

刚度矩阵优化单元：用于根据目标刚度选取刚度比例因子对所述刚度矩阵进行优化；

电机角度计算单元：用于根据优化结果得到绳索长度，并进行逆解得到所述机器人的电机角度；

目标刚度与刚度比例因子的关系表示为：

k＝n₁·K₁₁+n₂·K₂₂+n₃·K₃₃+n₄·K₄₄+n₅·K₅₅+n₆·K₆₆

其中，k表示目标刚度，n₁，…，n₆分别表示刚度比例因子，所述刚度比例因子为末端姿态的各权重系数，K₁₁，…，K₆₆分别表示所述机器人末端的刚度值。