[发明专利]一种主从式遥操作工业机器人系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种主从式遥操作工业机器人系统及其控制方法，所述系统包括主机器人、与主机器人相连的主从控制系统、及与控制系统相连的从机器人，所述主机器人包括力反馈设备，操作人员将主机器人运动指令通过主从控制系统传递给从机器人，从机器人跟随主机器人运动，进而完成对任务对象的操作，同时从机器人将任务状态反馈给操作人员。本发明通过分析主手和从手的几何构型，设计了主从运动映射策略，采用了基于逆雅克比矩阵主从控制算法，并通过比例‑微分控制环节来消除主从位置跟随误差，为了消除操作者手部抖动对手术机器人精度影响，设计了低通数字滤波器来滤除手部颤动。

主权项

一种主从式遥操作工业机器人系统的控制方法，其特征在于，所述主从式遥操作工业机器人系统包括主机器人、与主机器人相连的主从控制系统、及与控制系统相连的从机器人，所述主机器人包括力反馈设备，所述控制方法包括：S1、获取主机器人中主手各关节的位置信息和速度信息，经过主手正运动学计算得到主手各关节在笛卡尔空间的位置信息和速度信息；S2、经过主从比例映射后得到从机器人从手末端在笛卡尔空间的速度信息，再经过从手逆雅可比矩阵变换后得到从手各关节的速度信息，主从控制过程中，实时检测从手雅可比矩阵的奇异性，当从机器人某位形灵活性下降时则切换到关节映射模式：θ·s=Krθ·m;]]>Kr为5×5主从关节速度映射系数矩阵；S3、经过关节速度限制运算后输出控制信号控制各伺服电机运动；S4、引入比例‑微分控制环节来消除主从手位置跟随误差，相应的误差控制方程为：Kpe+Kde·=0;]]>Kp和Kd分别为3×3比例、微分系数矩阵。