骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法组成比例

本发明专利技术涉及骨骼肌肉式机器人领域，提出一种骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，旨在解决高耦合、高冗余的多输入多输出系统进行控制快速、较精准的控制问题。该方法包括：分解轴孔装配的运动需求，根据上述运动需求定义轴孔装配的基本运动，生成轴孔装配的肌肉控制信号；根据上述基本运动和上述肌肉控制信号确定与轴孔装配相关的肌肉集群；激活上述肌肉集群，控制待装配的装配轴运动，以装配轴孔。本发明专利技术实现了基于环境吸引域的装配策略，快速、较精准地实现轴孔装配。

Muscle control and assembly methods for skeletal muscle robots

The invention relates to the field of skeletal muscle robots, and proposes a muscle control and assembly method for skeletal muscle robots, aiming at solving the problem of fast and accurate control of high coupling and high redundancy MIMO systems. The method includes: decomposing the motion requirement of shaft-hole assembly, defining the basic movement of shaft-hole assembly according to the above motion requirement, generating the muscle control signal of shaft-hole assembly, determining the muscle cluster related to shaft-hole assembly according to the above basic movement and the above muscle control signal, activating the muscle cluster and controlling the muscle cluster to be assembled. The assembly shaft is moved to assemble shaft holes. The invention realizes the assembly strategy based on the environment attracting domain, and realizes the assembly of shaft holes quickly and precisely.

【技术实现步骤摘要】
骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法
本专利技术涉及智能机器人领域，尤其涉及一种骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法。
技术介绍
传统的关节-电机结构的工业机器人广泛应用于工业环境，可以精确地完成抓取、装配等操作，但是其机械结构缺乏足够的灵活性、柔顺性和通用性。骨骼肌肉式机器人系统采用仿人的肌肉-关节结构，以仿造人类骨骼结构制作的人造骨架为基础；依据解剖学中肌肉的分布特点，添加人造肌肉作为机器人骨骼的驱动器；再利用类神经控制算法计算肌肉激活信号，刺激人造肌肉收缩以产生肌肉力，从而驱动骨架运动，使类神经肌肉骨骼机器人能够实现准确的运动控制。骨骼肌肉式机器人系统增加了系统的自由度，可以完成各种复杂运动，提高了机器人的灵活性和通用性。骨骼肌肉式机器人系统的刚度可以根据需要，通过肌肉协同激活的强度进行调控，当部分肌肉处于紧绷状态时，其对应关节和结构本体的刚度较大，增强了机器人在交互运动中的鲁棒性；而当肌肉处于放松状态时，其对应关节和结构本体的刚度较低，为机器人提供较好的被动柔顺性。模拟人体的肌肉设置情况，骨骼肌肉式机器人的肌肉驱动器也存在冗余情况，保证了系统对于故障和不精准控制的鲁棒性。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述方法包括：根据装配任务的运动需求，将机械臂的运动拆分为多个基本运动，并利用优化算法求解各所述基本运动下的肌肉控制信号；在所述肌肉控制信号作用下，根据各所述基本运动中的肌肉的激活强度和施力信息，确定在各所述基本运动中驱动关节运动的肌肉，并生成肌肉集群；根据预设的装配控制逻辑，控制所述肌肉集群中相应的肌肉实现上述机械臂的运动，完成装配任务。

【技术特征摘要】
1.一种骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述方法包括：根据装配任务的运动需求，将机械臂的运动拆分为多个基本运动，并利用优化算法求解各所述基本运动下的肌肉控制信号；在所述肌肉控制信号作用下，根据各所述基本运动中的肌肉的激活强度和施力信息，确定在各所述基本运动中驱动关节运动的肌肉，并生成肌肉集群；根据预设的装配控制逻辑，控制所述肌肉集群中相应的肌肉实现上述机械臂的运动，完成装配任务。2.根据权利要求1所述的骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述根据装配任务的运动需求，将机械臂的运动拆分为多个基本运动并利用优化算法求解各所述基本运动下的肌肉控制信号，包括：根据各所述基本运动对应的动作，将装配任务拆分为多个基本运动；根据所述装配任务定义各所述基本运动期望的运动轨迹；利用优化算法求解各所述运动轨迹对应的肌肉控制信号以实现各所述运动轨迹。3.根据权利要求2所述的骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述装配任务包括轴孔装配，所述轴孔装配的装配任务包括如下基本运动：下压运动、沿x轴旋转运动、沿-x轴旋转运动、沿y轴旋转运动和沿-y轴旋转运动。4.根据权利要求1所述的骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述在所述肌肉控制信号作用下，根据各所述基本运动中的肌肉的激活强度和施力信息，确定在各所述基本运动中驱动关节运动的肌肉，并生成肌肉集群，包括：确定与所述装配任务的各个基本运动相关的关节，并由所述相关的关节组成运动关节集合；利用肌肉筋腱附着点位置与关节的关系，确定出与所述运动关节集合中各运动关节相关的肌肉，并生成各所述基本运动的初始肌肉集群；在所述肌肉控制信号作用下，对各所述基本运动中的肌肉的施力大小和激活强度进行排序，按照从大到小的顺序从所述初始肌肉集群中选出预设比例的肌肉作为所述基本运动的肌肉集群。5.根据权利要求4所述的骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述根据预设的装配控制逻辑，控制所述肌肉集群中相应的肌肉实现上述机械臂的运动，完成装配任务，包括：根据预设的装配控制逻辑，在初始控制信号作用下对所述肌肉集群进行驱动以使所述机械臂运动；根据装配过程中所获得的所述机械臂运动的反馈信号控制所述机械臂的运动以完成装配任务。6.根据权利要求5所述的骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述任务装配包括轴孔装配，其中，所述轴孔装配为将待装配轴装配到待装配孔中，以及所述根据装配过程中所获得的所述机械臂运动的反馈信号控制所述机械臂的运动以完成装配任务，包括：控制所述待装配轴到达有效的初始状态；驱动所述待装配轴作下压运动，至所述待装配轴与待装配孔之间达到三点接触；控制所述待装配轴旋转使得所述待装配轴与所述待装配孔对齐；控制所述待装配轴下压，直至轴孔装配完成。7.根据权利要求6所述的骨骼肌肉式机器人的肌肉控制和装配方法，其特征在于，所述控制所述待装配轴到达有效的初始状态，包括：驱动所述肌肉集群，控制所述待装配轴运动至吸引域内，所述待装配轴运动至吸引域内为待装配轴位于待装配孔的上方，且所述待装配...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉浩，乔红，钟汕林，吴伟，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11