[发明专利]一种基于实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置及方法

摘要

本发明公开一种基于实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置及方法。该装置中，主端姿态传感器设置在主端力反馈设备上；从端姿态传感器和从端力传感器设置在从端机械臂的末端；从端力传感器的信号输出端分别与阻抗控制器的信号输入端和卡尔曼滤波装置的信号输入端连接；卡尔曼滤波装置的信号输出端与主端力反馈设备的信号输入端连接；主端姿态传感器、从端姿态传感器和阻抗参数输入模块的信号输出端均与阻抗控制器的信号输入端连接；阻抗控制器的控制输出端与从端机械臂的控制输入端连接。本发明的基于实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置及方法在环境变化时无需重新对阻抗参数进行整定，从而能够适应应用环境的变化。

主权项

1.一种基于实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置，其特征在于，包括：从端机械臂、阻抗参数输入模块、阻抗控制器、主端力反馈设备、卡尔曼滤波装置、主端姿态传感器、从端姿态传感器和从端力传感器；所述主端姿态传感器设置在所述主端力反馈设备上；所述从端姿态传感器和所述从端力传感器设置在所述从端机械臂的末端；所述从端力传感器的信号输出端分别与所述阻抗控制器的信号输入端和所述卡尔曼滤波装置的信号输入端连接；所述卡尔曼滤波装置的信号输出端与所述主端力反馈设备的信号输入端连接；所述主端姿态传感器、所述从端姿态传感器和所述阻抗参数输入模块的信号输出端均与所述阻抗控制器的信号输入端连接；所述阻抗控制器的控制输出端与所述从端机械臂的控制输入端连接；所述主端姿态传感器用于采集所述主端力反馈设备的运动姿态得到主设备姿态；所述从端姿态传感器用于采集所述从端机械臂的运动姿态，得到从设备姿态；所述从端力传感器用于采集所述从端机械臂末端与环境的接触力，得到实测接触力；所述卡尔曼滤波装置用于根据所述实测接触力通过卡尔曼滤波算法对下一时刻的接触力进行预测，得到预测接触力；所述主端力反馈设备用于根据所述预测接触力向用户再现所述从端机械臂的与环境的接触力；所述阻抗参数输入模块用于采集用户选择的阻抗参数；所述阻抗控制器用于根据所述主设备姿态、所述从设备姿态、所述阻抗参数以及所述实测接触力生成控制所述从端机械臂运动的控制信号；所述从端机械臂根据所述控制信号执行动作。