【技术实现步骤摘要】
一种基于实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置及方法
本专利技术涉及遥操作领域，特别是涉及一种实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置及方法。
技术介绍
遥操作系统是一类典型的人机交互系统，广泛应用于核电厂、外太空探索以及远程医疗等领域。一个典型的遥操作系统包括位于主端的操作者以及力反馈设备和位于从端的受控机械臂。主端向从端机械臂发送运动指令并接收从端机械臂反馈的力信息，通过力反馈设备向操作者提供真实的触觉和力觉临场感，机械臂在操作者控制下在远端环境中完成复杂任务，仿佛操作者肢体的延伸。为了保证从端机械臂的安全以及灵活性，从端机械臂的控制通常会采用阻抗控制的方法。采用阻抗控制，可以保证当从端机械臂与外界环境产生接触力时，使从端机械臂具有一定的柔顺性，从而保证从端机械臂的安全。目前从端机械臂的阻抗控制方法主要是调整阻抗控制器的阻抗参数为固定阻抗参数，该控制方法是针对某个特定的工作环境，整定好阻抗控制器中的惯量M、阻尼B以及刚度K并固定。这种方法通常能适应该特定的场景，但是当环境改变时，控制器的性能往往会变差，达不到预期的效果。如果要保证工作性能，那么阻抗参数需要针对新的环境重新整...
【技术保护点】
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...
【技术特征摘要】
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。2.根据权利要求1所述的基于实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置，其特征在于，所述主端力反馈设备为Omega.6型力反馈设备。3.根据权利要求1所述的实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置，其特征在于，所述从端机械臂为UR3型多自由度串联机械臂。4.根据权利要求1所述的实时力反馈的变阻抗遥操作控制装置，其特征在于，所述从端力传感器为FT300型六维力传感器。5.一种基于实时力反馈的变阻抗遥操作控制方法，其特征在于，应...
【专利技术属性】
技术研发人员：李健，李贵斌，陈振，刘向东，
申请(专利权)人：北京理工大学，中山市北京理工大学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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