一种连续型机器人臂型自估计方法技术

本发明专利技术提供一种连续型机器人臂型自估计方法，连续型机器人是平面运动下的基于分段常曲率假设的连续型机器人，包括：区分所述连续型机器人的各个常曲率段并在各个所述常曲率段的段末端配置图像采集单元；采用等效模型对每个所述常曲率段的运动学进行等效并根据广义对极约束技术得到运动时所述图像采集单元与外界特征点的约束关系；从所述连续型机器人的根部按常曲率段连接顺序递推实时求解运动时各段末端的所述图像采集单元与外界特征点之间的约束关系，得到各个所述常曲率段臂型参数，最终实现整体臂型参数自估计。通过配置在连续型机器人机体的图像获取单元可对臂型状态实时自估计，从而为下游规划控制提供丰富的环境感知信息。

【技术实现步骤摘要】
一种连续型机器人臂型自估计方法
本专利技术涉及连续机器人
，尤其涉及一种连续型机器人臂型自估计方法。
技术介绍
在灾害救援、核与辐射设备检修、有毒废料采样、管道监测等方面，由于空间狭小且面临较大危险，不适合人或大型装备进入以开展工作，因此，体型纤细、运动灵活的连续型机器人(ContinuumRobots)成为一个重要选择。连续型机器人具有很好的弯曲特性和避障能力，能够改变自身的形状姿态等适应环境，克服各类障碍物的限制，广泛应用于非结构化环境下的自主作业的特殊场合中，如医疗、军事、灾害救援、海洋探索等领域。然而，目前对连续型机器人的研究主要集中在机器人结构创新设计方面，对于此类机器人的感知规划控制技术远不及传统机械臂成熟，严重限制了其在非结构化环境如狭小空间中灵活工作的能力。连续型机器人环境感知(臂型位姿估计)是实现其在复杂未知环境下有效规划控制从而避障完成任务的基础。但由于其结构复杂，难以简单地通过传感器得到臂型状态及周围环境信息。如何发挥超冗余连续特种机器人潜力，在复杂环境中实现对未知非结构环境的智能实时感知，已成为急需解决的问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续型机器人臂型自估计方法，其特征在于，所述连续型机器人是平面运动下的基于分段常曲率假设的连续型机器人，具体包括如下步骤：/nS1：区分所述连续型机器人的各个常曲率段并在各个所述常曲率段的段末端配置图像采集单元；/nS2：采用等效模型对每个所述常曲率段的运动学进行等效并根据广义对极约束技术得到运动时所述图像采集单元与外界特征点的约束关系；/nS3：从所述连续型机器人的根部按常曲率段连接顺序递推实时求解运动时各段末端的所述图像采集单元与外界特征点之间的约束关系，得到各个所述常曲率段臂型参数，最终实现整体臂型参数自估计。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续型机器人臂型自估计方法，其特征在于，所述连续型机器人是平面运动下的基于分段常曲率假设的连续型机器人，具体包括如下步骤：
S1：区分所述连续型机器人的各个常曲率段并在各个所述常曲率段的段末端配置图像采集单元；
S2：采用等效模型对每个所述常曲率段的运动学进行等效并根据广义对极约束技术得到运动时所述图像采集单元与外界特征点的约束关系；
S3：从所述连续型机器人的根部按常曲率段连接顺序递推实时求解运动时各段末端的所述图像采集单元与外界特征点之间的约束关系，得到各个所述常曲率段臂型参数，最终实现整体臂型参数自估计。


2.如权利要求1所述的连续型机器人臂型自估计方法，其特征在于，采用二连杆-二关节等效模型的运动学等效方法对连续型机器人运动学进行等效。


3.如权利要求2所述的连续型机器人臂型自估计方法，其特征在于，每个所述常曲率段等效为由二个转动关节连接的两个刚性连杆，并通过参数约束在误差范围内进行等效；所述参数包括所述常曲率段的轴向偏转角与偏转辅助角之间的几何关系。


4.如权利要求3所述的连续型机器人运动学等效方法，其特征在于，所述等效包括：短杆-长杆等效、长杆-短杆等效；
根据所述短杆-长杆等效获得所述常曲率段的轴向偏转角与偏转辅助角之间的几何关系。


5.如权利要求4所述的连续型机器人运动学等效方法，其特征在于，所述所述常曲率段的轴向偏转角与偏转辅助角之间的几何关系满足：



其中，θ是常曲率段的轴向偏转角，是...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘厚德，程淏，王学谦，兰斌，梁斌，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44