一种基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法，首先搭建远程监控平台实现对多自由度机器人运动状态的监测和控制，使用该机器人远程监控平台对肌肤材质的受力‑变形数据采集，同时建立肌肤接触动力学模型，并基于自扰动递推最小二乘算法对肌肤接触动力学模型进行线性化处理和模型参数的辨识，从而确定肌肤材质力学特性的明确数学表征。发明专利技术从硬件平台和监控、辨识算法多重层面提供了肌肤材质力学性能测量的完整方法，可用于为机器人力控等控制算法提供准确的环境动力学参考，从而提高控制系统快速响应性和精确性，最终实现对肌肤材质力学性能的快速、准确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法
本专利技术涉及机器人控制
，具体涉及一种基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法。
技术介绍
随着科技进步，机器人已经在工业、服务业领域获得越来越广泛的应用，所面临的工作任务也不再仅仅需要位置控制，在面对诸多作业场合如人体按摩、美容护理、辅助康复训练等操作时，需要进行机器人位置和力的双重控制如阻抗控制，上述作业对象为人体肌肤，具有典型的柔顺材料的非线性、粘滞性等特征(B.Seyfi,N.FatouraeeandM.A.Vaghasloo.Aninstrumentedelectromechanicalapparatusformechanicalcharacterizationofhumanhandpalmsofttissue[C],201623rdIranianConferenceonBiomedicalEngineeringand20161stInternationalIranianConferenceonBiomedicalEngineering(ICBME),Tehran,2016本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n步骤1：将肌肤作业对象空间位置坐标及力学性能测量所需的肌肤表面下压深度输入PC主机端控制程序；/n步骤2：机器人在PC端远程位置控制程序的控制下移动到作业对象表面；/n步骤3：控制程序按照设定的下压深度计算目标运动位置，输入位置控制模块控制机器人末端从肌肤表面沿着肌肤法向进行下压，保证最终的按压深度达到设定值；/n步骤4：机器人沿肌肤法向进行下压运动的同时，机器人状态采集与发送程序以125HZ高频率地采集机器人末端法向受力及位置信息，并实时发送回PC端；/n步骤5：根据肌肤力学性能的研究建立肌肤接触动力学模型...

【技术特征摘要】
1.一种基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1：将肌肤作业对象空间位置坐标及力学性能测量所需的肌肤表面下压深度输入PC主机端控制程序；
步骤2：机器人在PC端远程位置控制程序的控制下移动到作业对象表面；
步骤3：控制程序按照设定的下压深度计算目标运动位置，输入位置控制模块控制机器人末端从肌肤表面沿着肌肤法向进行下压，保证最终的按压深度达到设定值；
步骤4：机器人沿肌肤法向进行下压运动的同时，机器人状态采集与发送程序以125HZ高频率地采集机器人末端法向受力及位置信息，并实时发送回PC端；
步骤5：根据肌肤力学性能的研究建立肌肤接触动力学模型，并使用基于肌肤接触动力学模型的自扰动递推最小二乘算法在步骤4获取机器人末端法向受力及位置信息的同时，实时辨识肌肤接触动力学模型，得出具有确定参数的肌肤力学性能数学表征；
步骤6：机器人完成受力及位置信息采集并退出接触，运动到安全位置。


2.根据权利要求1所述基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法，其特征在于：步骤1中肌肤作业对象空间位置坐标为肌肤作业对象上待辨识力学特性的位置点相对于机器人基座标系的三维坐标；步骤1中力学性能测量所需的肌肤表面下压深度，为机器人在每个规划的肌肤表面路径点上从肌肤表面沿肌肤法向向下待运动的距离。


3.根据权利要求2所述的基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法，其特征在于：所述机器人基座标系原点为机器人基座中心，以基座法向所指方向为坐标系z轴，x轴和y轴遵从上述“右手定则”，即右手拇指方向指向z轴时，右手食指方向为x轴，右手手腕方向为y轴。


4.根据权利要求1所述基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法，其特征在于：
步骤2中所述机器人应在机器人末端执行器安装力传感器以实现对末端节接触力的采集；
步骤2中，所述PC端远程位置控制程序，包括如下步骤：
1)建立PC端与机器人控制柜之间的网络通讯：
基于TCP/IP协议在PC端与机器人控制柜之间的通讯程序中设置通讯端口、IP地址，并通过fopen等socket操作函数建立PC端与机器人控制柜之间的通讯连接；
2)发送运动控制指令：
在PC主机端控制平台中基于格式化输出函数向机器人控制柜发送位置坐标或运动模式等运动控制指令，从而实现PC端远程控制机器人向指定位置以指定方式运动。


5.根据权利要求1所述基于接触动力学模型的肌肤材质力学性能测量方法，其特征在于：步骤3中所述按照设定的下压深度计算目标运动位置包括如下步骤：
1)计算工具坐标系相对于基座标系的旋转矩阵
设机器人基座标系记为{A}，工具坐标系{B}，工具坐标系原点位于机器人末端法兰盘中心，以法兰盘法向所指方向为工具坐标系z轴，x轴和y轴遵...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦彪，翟敬梅，曾献文，唐骢，陈家骊，
申请(专利权)人：广州纳丽生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44