[发明专利]一种基于力反馈的主从异构遥操作工作空间映射方法

权利要求书

1.一种基于力反馈的主从异构遥操作工作空间映射方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：通过以太网连接主端遥操作机械臂并建立通讯，获取主端机械臂末端的位置x′_m＝(x′_m,y′_m,z′_m)并记录；

步骤2：实时更新当前主端遥操作机械臂末端位置x_m，结合步骤1记录的上一时刻的末端位置x′_m，求得末端位置偏移量Δx_m＝x_m-x′_m；最后更新上一时刻的末端位置x′_m＝x_m；

步骤3：设置位置映射比例系数k_p＝(k_px,k_py,k_pz)使得主端机械臂末端位移量比例映射到从端机械臂末端位移量；从端机械臂末端位移量Δx_s与主端机械臂末端位移量Δx_m满足关系式：

步骤4：设置速度映射比例系数k_v＝(k_vx,k_vy,k_vz)使得主端机械臂末端位置边缘偏移量x_offset比例映射到从端机械臂末端速度；从端机械臂末端速度v_s与主端机械臂末端边缘偏移量x_offset满足关系式：

其中，x_offset＝(x_offset,y_offset,z_offset)；

步骤5：设置映射工作空间，其中映射空间分为位移映射空间和速度映射空间两部分；

所述的位移映射空间：以x_i为圆心的，半径为r_s的球形空间，在此空间内从端机械臂末端位移服从步骤3的比例映射；

所述的速度映射空间：在位置映射空间外设置速度映射空间，映射比例与边缘偏移量x_offset成正比，并结合力反馈设备，设置与偏移矢量方向相反，大小成正比的力F，并限制从端机械臂末端的最大速度v_max与最小速度v_min；

步骤6：根据上一控制周期从端机械臂末端位置x′_s与从端机械臂末端位移量Δx_s求得从端机械臂当前末端位置x_s；

步骤7：根据步骤6求得的从端机械臂末端目标位置x_s，对机械臂进行逆运动学求解得到机械臂目标关节角θ，令机械臂服从目标关节角进行运动，以实现遥操作；如果无解则令Δx_s＝0，即x_s＝x′_s。