[发明专利]一种基于双操作者的野外六足机器人操控训练方法

说明书

本发明属于足式机器人遥操作技术领域。本发明公开了一种基于双操作者的野外六足机器人操控训练方法，解决了六足机器人在操控训练中训练者于受训者的控制权重分配问题。本发明所述的一种基于双操作者的野外六足机器人操控训练方法，应用于双主单从结构系统，提出了系统透明度分析及应用方法、共享因子计算方法等。其中系统透明度分析及应用方法计算主从端的透明度偏差率，用于分析系统透明性，并计算基于透明度偏差率的共享因子取值范围；共享因子计算方法，使用一种新的计算方法，结合共享因子的取值范围计算共享因子。本发明能够有效提高六足机器人的操控训练效率，并能在保证透明性的同时提升系统的安全性。

技术领域

本发明属于足式机器人遥操作技术领域，具体涉及一种能安全、高效的实现野外六足机器人操控训练的共享控制方法。

背景技术

共享控制是一种介于双向控制和监督控制之间的半自主遥操作控制策略，根据直接控制和监督控制之间存在的互补性，采用扬长避短的方法，既允许操作者直接发挥其判断决策能力，又保证机器人具有一定的局部自主能力。一般认为，智能控制系统擅长于精细任务的执行，而人类擅长于上层规划，同时人类可以实时地对机器人系统的运行状态进行监督，对一些错误进行纠正。该控制方式能够大大提高遥操作系统适应作业任务的能力，减轻操作者的操作负担，且对机器人智能的要求比较低，易于实现。

足式步行机器人在面对复杂地形时具有比轮式或履带式移动机器人更强的适应能力和通过能力，这主要因为足式机器人在行进过程中可以从容地选择落足点，同时多维度位姿调节能够保证机体的稳定。由于这些优势条件的存在，使得六足机器人在灾难救援、海空探索、勘探等领域得到了广泛的应用。但需要认清的是，足式机器人虽然可以取代人类出现在危险的工作环境中，但由于工作现场的复杂程度不可预期，若单纯依靠机器人自身的智能控制算法还难以保证机器人自主适应复杂多变工况下的任务需求。而且不难发现，目前的足式机器人的运动控制主要还是基于人工操控的方式，需要对缺少操控经验的驾驶员进行足式机器人的操控训练。若要保证操控员能够安全、快速地完成训练任务，对足式机器人操控训练系统的研究显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双操作者的野外六足机器人操控训练方法，能够自主实现对双主端机器人进行控制权限分配，实现六足机器人的操控训练。

本发明包括透明度分析及应用方法、共享因子计算方法、共享因子应用方法。其中透明度分析方法，使用系统阻抗衡量双主单从三端的系统透明度，计算主端透明度偏差率用于分析系统透明性，并计算基于透明度分析的共享因子取值范围；共享因子计算方法，提出了一种新的计算方法，以训练者主端控制信息、受训者主端控制信息、从端的实时反馈信息为输入，计算共享因子的取值范围；共享因子应用方法，将基于透明性分析的共享因子取值范围和基于算法的共享因子取值范围结合，实时计算出共享因子的最终取值，并将其引入控制系统，实现双主端控制权限的实时分配，达到训练的目的。

为了解决上述问题，本发明通过以下计数方案实现：

基于双操作者的野外六足机器人操控训练方法，具体包括以下步骤：

步骤1：系统初始化阶段，给出系统的阻抗矩阵形式，计算双主端与从端的系统阻抗，其中从端系统阻抗与从端机器人结构相关，需要计算从端六足机器人落地足的系统阻抗，进而推导出从端的系统阻抗；计算受训者主端的透明度偏差率，分析系统的主端透明性，并根据系统的主端透明性，计算出基于透明性分析的共享因子取值范围。

步骤2：使用一种新的计算方法计算共享因子的取值范围，并对其进行优化。

步骤3：根据实时信息求出共享因子最终取值范围，实时计算共享因子的最终取值，并将其引入控制系统中，实现系统的实时控制。

本发明的有益效果：