一种基于操作员生理信号的个性化增益遥操作控制方法技术

本发明专利技术一种基于操作员生理信号的个性化增益遥操作控制方法，属于人机混合智能的技术领域；首先，建立表示遥操作机器人运动特性的动力学模型，通过肌电信号采集来表征操作员的部分操作意图，结合固定时间不确定观测器及固定时间控制器设计，使得从端机器人能够在结合部分操作员操作意图的情况下在固定时间内跟踪至主端期望轨迹。本发明专利技术通过定义包含自时延的跟踪误差来设计观测器及控制器，提升了系统的透明性，减少了传输时延对跟踪效果的不利影响。通过设计结合操作员生理信号的个性化增益控制方法，以肌电信号作为表征，体现操作者的操作意图，动态调节控制器中控制增益，达到提升遥操作轨迹跟踪的效果。升遥操作轨迹跟踪的效果。升遥操作轨迹跟踪的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于操作员生理信号的个性化增益遥操作控制方法


[0001]本专利技术属于人机混合智能的
，具体涉及一种基于操作员生理信号的个性化增益遥操作控制方法。

技术介绍

[0002]遥操作是一种能够将本地端操作员操作信息传递至远端机器人进行执行的技术，由于其拓展了本地端空间与距离的限制，因此遥操作技术也在近年来得到了极大的关注及应用，如达芬奇手术机器人、空间机械臂、海底机械臂等。然而，遥操作系统由于距离跨度的固有原因，也带来了操作时延的问题。现有的遥操作控制方法难以在存在时延的情况下实现对不确定信息的固定时间观测以及系统的固定时间收敛，这对于一些需要满足快速性、精确性的遥操作任务带来了挑战。另外，现有的遥操作系统的控制方法一般都采用固定增益进行设计，没有充分考虑操作员的操作习惯及操作意图。
[0003]通常，控制器中较高增益会带来较大的控制输入和较好的瞬态性能，但一般会带来控制输入抖振等问题，控制器中较低增益会带来较小的控制输入，但瞬态性能一般较差。在不同操作员进行操作或执行不同任务时，为获得良好的操控性能，现有的固定增益的控制器往往需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于操作员生理信号的个性化增益遥操作控制方法，其特征在于具体步骤如下：步骤一：建立遥操作机器人动力学模型，得到从端机器人动力学模型如下：其中，标称模型分别为标称的惯性矩阵、科里奥利矩阵以及重力向量；不确定项ΔM
i
，ΔC
i
，Δg
i
分别为惯性矩阵、科里奥利矩阵以及重力向量的不确定部分；代表扰动向量，下标i＝m，s分别代表主端和从端；τ
s
为从端机器人控制输入，τ
e
为环境对从端机器人施加的力；步骤二：设计固定时间不确定观测器；假设主端机器人信息传输到从端机器人所需的时间为T
m
(t)，其中为已知常值时延，δ(t)为存在上界的时变时延；定义包含自时延的从端机器人跟踪误差如下：其中，为引入的自时延部分；得到从端遥操作机器人跟踪误差动态如下：其中，其中，其中，为包含不确定项的集总扰动；结合从端遥操作机器人跟踪误差动态(3)和从端机器人动力学模型(1)，设计如下的固定时间不确定观测器：定时间不确定观测器：其中，z0，z1，z2，z3分别为的观测值，λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6，p为观测器参数，通过设计该固定时间不确定观测器，包含时延以及不确定项的集总干扰能够被在固定时间内进行观测，且观测误差为零，因此可以得到
步骤三：基于生理信号的个性化增益控制器控制策略；结合观测值将步骤二中的从端遥操作机器人跟踪误差动态(3)改写如下：其中，定义非奇异终端滑模面为：其中，α1，α2，μ1，μ2为滑模设计中的参数，sgn(*)
a
＝sign(*)|*|
a
；结合跟踪误差模型(2)和非奇异终端滑模面(7)，得到如下控制律：其中，μ3，μ4为控制律中设计的参数，ρ为操作者操作时计算生成的肌电信号增益；步骤四：通过李雅普诺夫函数验证系统稳定性。2.根据权利要求1所述基于操作员生理信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄攀峰，郭少凡，刘正雄，马志强，常海涛，刘星，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：