[发明专利]用于机械臂的控制系统、控制方法及一种手术机器人

摘要

本发明涉及一种用于机械臂的控制系统、控制方法及一种手术机器人，其中的方法提供一个与各关节位置误差和速度误差相关的终端滑模面，计算机械臂的关节位置在状态空间中到终端滑模面的距离，所述状态空间的状态变量包括所述位置误差和速度误差；针对关节位置到终端滑模面的距离，设计一个快速趋近律；根据机械臂的动力学模型以及所述快速趋近律得出滑模控制律的完整表达；根据所述滑模控制律输出力矩指令；以及对所述力矩指令进行饱和限制，得到最终的力矩输出指令，用于控制各关节的电机动作，以驱动机械臂的各个关节达到设计位置。该方法可以提高该机械臂的控制性能。

主权项

1.一种用于机械臂的控制系统，包括滑模控制器，其特征在于，所述滑模控制器用于接收机械臂上各关节位置误差信号e和速度误差信号并根据滑模控制律输出力矩指令，用于控制各关节的电机动作，以驱动机械臂的各个关节达到设计位置，其中，所述滑模控制律由根据机械臂的动力学模型以及一快速趋近律得出，所述快速趋近律为根据所述机械臂上各关节的关节位置到终端滑模面的距离设定，所述快速趋近律是一个与距离函数的绝对值相关的，适用于主操作手的单调函数，所述终端滑模面与各关节位置误差和速度误差相关，所述距离是机械臂的各关节位置在状态空间中到该终端滑模面的距离，所述状态空间的状态变量包括所述位置误差和速度误差。