[发明专利]一种机器人操作高辅精度的虚拟夹具控制方法及系统

权利要求书

1.一种机器人操作高辅精度的虚拟夹具控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1对牵引机器人过程中的人手操作力进行前处理，得到与环境交互力，并将该与环境交互力转换为机器人末端沿虚拟夹具引导路径执行操作的期望速度和期望位姿；

S2获取机器人末端执行操作过程中的实际位姿与虚拟夹具引导路径最近的参考点位姿，并以此生成机器人末端位置轮廓误差补偿量和方向轮廓误差补偿量；

S3根据机器人末端的实际位姿对虚拟夹具引导路径的曲线参数进行限位处理，生成边界约束模型；

S4根据虚拟夹具引导路径以及边界约束模型对所述与环境交互力进行约束，生成约束后的操作力；

S5根据机器人末端的位置轮廓误差补偿量和方向轮廓误差补偿量生成误差补偿修正力，然后根据约束后的操作力和误差补偿修正力对机器人末端的路径偏差进行在线补偿，并生成机器人末端执行操作的期望速度和期望位姿，重复步骤S2至步骤S5，以此方式，使机器人能够在虚拟夹具引导路径上往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种机器人操作高辅精度的虚拟夹具控制方法，其特征在于，步骤S1中，所述与环境交互力通过导纳控制转换为机器人末端的期望速度和期望位姿。

3.根据权利要求1所述的一种机器人操作高辅精度的虚拟夹具控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21获得距离机器人末端实际位置点P_a最近的虚拟夹具引导路径参考点P_c，构建机器人末端实际位置轮廓误差模型：

ε_p＝P_c-P_a

其中，ε_p为机器人位置轮廓误差补偿量，其方向由点P_a指向参考点P_c；

S22利用等效转轴和等效转角构建机器人末端实际位置方向轮廓误差模型：

ε_o＝r_cε_o

其中，r_c＝[r_cx,r_cy,r_cz]^T为单位旋转轴向量，ε_o为绕轴r_c旋转的角度；

S23根据所述机器人末端实际位置轮廓误差模型以及机器人末端实际位置方向轮廓误差模型，获取机器人末端实际位姿与虚拟夹具引导路径最近的参考点位姿，并以此生成机器人末端的位置轮廓误差补偿量和方向轮廓误差补偿量。