冗余自由度遥操作机器人主-从双向控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种冗余自由度遥操作机器人主

Master-slave bidirectional control method and system for redundant degree of freedom teleoperation robot

【技术实现步骤摘要】
冗余自由度遥操作机器人主
‑
从双向控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及遥操作机器人
，具体涉及一种冗余自由度遥操作机器人主
‑
从双向控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着机器人在核反应堆、深海探索、空间开发、遥/微操纵、远程医疗以及人类生活的各个领域的应用，迫切需要大量工作在人难以接近或对人体有害的环境下的高级机器人，遥操纵机器人应运而生。
[0003]双向伺服控制是主手和从手之间对信息的交互反馈控制，现有的控制系统大多采用主手先运动，从手跟随主手位移进行运动，从手受到的力反馈给主手，但是从手在接触刚性物体时会突然产生较大的反馈力，对主手造成冲击和震荡，操作临场感差。
[0004]在中国专利CN200820072288.3中公开的“一种两自由度位置反馈型双向伺服手控器控制系统”，该控制系统采用位差产生反馈力，减小了对主手的冲击和震荡，但是，该控制策略反馈力采用固定增益，当反馈力较大时，会使主手操作较为费力，当反馈力较小时，操作者会感受不到反馈力，降低了临场感和操作精度。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冗余自由度遥操作机器人主
‑
从双向控制方法，其特征在于：S1、主端三维力传感器测得主端机械手上主手力F
m
，主手力F
m
经过A/D转换器转换成数字信号再经过放大电路K
m
放大后输入至力调整器，力调整器对数字信号处理之后将处理后的数字信号输入到从端控制器，之后数字信号经过D/A转换器转换成电流信号输入给从端机械手的伺服电机进而驱动从端机械手运动；S2、从端机械手的绝对值编码器测得从端机械手关节转角的角度值并经过A/D转换器转换后得到从端机械手关节位移q
s
，所述主端机械手的绝对值编码器测得的主端操纵手柄的转角经过A/D转换器转换和放大电路K
m
放大，再经过逆运动学计算得到主端机械手关节位移q
m
，所述主端机械手关节位移q
m
与从端机械手关节位移q
s
作差得到位差信号e
q
，所述位差信号e
q
经过从端控制器输出给D/A转换器后控制从端机械手伺服电机工作进而驱动从端机械手运动，所述位差信号e
q
经过归一化处理得到归一化位差e
q
′
后输入到T
‑
S反馈增益中；S3、归一化位差e
q
′
经过T
‑
S反馈增益得到反馈增益K
ef
的数值，将归一化位差e
q
′
与反馈增益K
ef
的乘积作为输入值输入到主端控制器中并输出，所述主端控制器的输出信号经过D/A转换器输入给主端机械手的伺服电机进而驱动主端机械手运动；其中，位差信号e
q
归一化得到归一化位差e
q
′
，归一化位差e
q
′
的计算公式如下：式中：e
q
′
为归一化位差值；e
qmin
为最小位差值；e
qmax
为最大位差值；所述归一化位差e
q
′
论域上定义三个相互交叠的模糊子集：S、M、B；所述T
‑
S反馈增益采用T
‑
S模糊映射，所述T
‑
S反馈增益的模糊映射的规则为：
①
if(归一化位差is S)then(反馈增益K
ef is 1.5)；
②
if(归一化位差is M)then(反馈增益K
ef is 1.0)；
③<...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩明德，刘文彬，陈圣光，梁凯凯，贾东飞，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：