[发明专利]一种基于操控行为检测的机器人遥操作轨迹规划方法

权利要求书

1.一种基于操控行为检测的机器人遥操作轨迹规划方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：建立遥操作机器人的人机交互模型

考虑遥操作机器人的笛卡尔空间动力学：

其中，表示是机器人效应器末端的笛卡尔三维空间向量，代表运动轨迹，是机器人效应器末端的笛卡尔空间的惯量矩阵，表示科氏力矩阵，是笛卡尔空间的重力项，是容许控制，能够保证系统状态稳定，表示操作行为，表示来自环境的扰动；利用如下的表述，

f_M是主动兼容环境扰动的广义力，是操作人员受到环境力反馈后采取的综合操作行为，也是操作人员在环境扰动作用下进行主动操作的综合描述；

根据公式(2)中的变量转换，将公式(1)得到转化为常规的二阶系统：

其中，ξ₁＝(x₁,x₂,x₃)^T表征状态轨迹，是系统可以直接测量得到的，而无法直接测量，x₁,x₂,x₃分别为三轴位移，分别为三轴速度；

步骤2：基于滑模控制与神经网络构建操控行为检测与评价系统

考虑如下的状态估计系统：

其中，滑模面由估计的偏差及构成，而ξ'₂表示状态的欧拉差分，满足

其与状态ξ₁的连续时间导数的关系满足ξ'₂＝ξ₂+ε_T，ε_T是差分量化误差值，是时变有界的，满足公式(5)中的参数是一个对角矩阵，对角线上的元素满足参数是增益矩阵，K≥I/2；是神经网络的网络权重参数，对应的高斯类型的基函数可以表示为表示选择的神经元的个数为l个，选择的参数中心和权重初始化都是随机的；

第i个自由度的网络权重学习更新律可以表示为

其中，Γ＞0且η＞0；

步骤3：根据获得的操控行为等效输入，结合期望阻抗对参考轨迹进行必要的调整：

利用阻抗控制理论，直接运用如下的公式可以生成叠加的轨迹增量

其中，是期望阻抗结构中的期望质量，是期望阻抗结构中的期望阻尼，是期望阻抗结构中的期望刚度，获得增量后，可以在既有的跟踪轨迹上叠加，其中，是新的参考轨迹，是原来的期望轨迹，生成的新的跟踪轨迹在交互中会给人营造具有期望阻抗的力交互感受。