考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法及系统技术方案

本公开提出了考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法及系统，包括：建立打磨机器人末端执行器与环境间的接触力的模型；基于上述模型获得环境与机器人末端执行器之间的实际接触力，根据实际接触力与目标接触力之间的误差，调整力控方向上的目标位置，使实际接触力能够跟踪目标接触力；通过工业机器人内部封装的高精度伺服驱动器实现位置控制。本发明专利技术考虑到实际打磨系统中，环境刚度的准确值难以获得，存在一定的不确定性，以及存在未知扰动等未建模动态，提出了机器人末端执行器与环境接触时的接触力模型，从而使接触力的描述更接近实际情况。本发明专利技术所提力/位混合控制方法可以实现准确的轨迹跟踪和力跟踪，并保证力跟踪误差始终在设定界限内。

【技术实现步骤摘要】
考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法及系统
本公开属于工业机器人自动控制
，尤其涉及打磨机器人力/位混合控制方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着近代工业的快速发展，单纯的人工操作已经无法满足生产需求，逐渐暴露出其不足之处。如今自动化水平不断提高，机器人的应用领域不断拓宽，在工业生产中也逐渐占据不可或缺的地位。在初期，机器人只需要完成一些要求精确位置控制的工作(如码垛、喷绘等)，随着更多接触类作业的出现(如打磨，抛光，装配，医疗等)，不仅对位置控制有一定的要求，还需要考虑机器人和环境之间的交互关系，即就是机器人柔顺性。柔顺性研究可分为被动柔顺和主动柔顺两种。主动柔顺(力控制)，就是利用反馈的信息，设计一定的控制策略，从而实现对位置和接触力的控制。近年来，诸多学者提出了许多种力控制方法，其中大部分可分为阻抗控制和力/位混合控制两类。力/位混合控制在期望方向上进行力控制，在剩余方向上进行位置控制。这样分别独立地进行力控制和位置控制，一方面使得实际应用中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法，其特征是，包括：/n建立打磨机器人末端执行器与环境间的接触力的模型；/n基于上述模型获得环境与机器人末端执行器之间的实际接触力，根据实际接触力与目标接触力之间的误差，利用力控制器来调整力控方向上的目标位置，使实际接触力能够跟踪目标接触力。/n

【技术特征摘要】
1.考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法，其特征是，包括：
建立打磨机器人末端执行器与环境间的接触力的模型；
基于上述模型获得环境与机器人末端执行器之间的实际接触力，根据实际接触力与目标接触力之间的误差，利用力控制器来调整力控方向上的目标位置，使实际接触力能够跟踪目标接触力。


2.如权利要求1所述的考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法，其特征是，获得力控方向上的目标位置后，通过设置选择矩阵，将位置控制子空间的目标轨迹与力控子空间中的目标位置相结合，得到力/位混合目标轨迹。


3.如权利要求1所述的考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法，其特征是，将力/位混合目标轨迹发送至打磨机器人，打磨机器人通过逆运动学得到目标关节角，而后通过打磨机器人内部封装的高精度伺服驱动器驱动关节到达目标角度，从而实现位置控制，再根据当前关节角，通过机器人正运动学，得到当前机器人末端执行器的实际轨迹和在力控方向上的位置。


4.如权利要求1所述的考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法，其特征是，所述接触力的模型，具体为：
f(t)＝ks[xtf(t)-xe]+d(t),
其中，t表示时间，变量后面(t)表示该变量为关于时间t的函数，f(t)表示实际接触力，ks是环境刚度，xtf(t)为力控方向上的机器人末端执行器位置，xe代表环境位置，d(t)为未知扰动等未建模动态。


5.如权利要求4所述的考虑误差约束的打磨机器人力/位...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宁，张程琳，邱泽昊，桑文闯，方勇纯，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12