[发明专利]绳驱机器人控制方法及系统

说明书

本发明公开了绳驱机器人控制方法及系统。涉及控制领域，其中，方法通过对机器人的锚点座进行轨迹规划得到期望轨迹，然后计算期望轨迹上每个空间点的刚度矩阵，再根据目标刚度选取刚度比例因子对刚度矩阵进行优化，最后根据优化结果得到绳索长度，并进行逆解得到机器人的电机角度。通过优化刚度矩阵能够根据实际位置选取最合适的刚度，提高绳驱机器人的刚度控制精度和效率。

技术领域

本发明涉及控制领域，尤其是涉及一种绳驱机器人控制方法及系统。

背景技术

随着机器人控制技术的快速发展，绳驱并联机器人在紧急救援、矿产检测、医疗和航空航天等领域有着越来越广泛的应用。而其中通过刚度来表示机器人运作时的抗干扰能力，设置不同的刚度会极大影响机器人的工作性能。由于目前绳驱并联机器人主要采用锚点座固定的方式，因此改变机器人刚度只能依靠采用不同刚度的绳索来实现，这种方式控制刚度不够灵活，难以得到目标位置下比较适宜的刚度。因此需要提出一种能够进行刚度优化的绳驱机器人控制方法，以获得目标位置的较优刚度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种绳驱机器人控制方法，能够进行刚度优化获得目标位置的较优刚度。

第一方面，本发明的一个实施例提供了：一种绳驱机器人控制方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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，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。

进一步地，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所述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。

进一步地，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。

进一步地，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：