基于物理触觉的机器人控制方法、装置及机器人制造方法及图纸

本申请涉及机器人技术领域，公开了一种基于物理触觉的机器人控制方法。该机器人控制方法包括：获得机器人的当前实际运动速度与虚拟对象的当前虚拟运动速度的当前运动速度差值，以及机器人的历史实际运动速度与虚拟对象的历史虚拟运动速度的历史运动速度差值；根据运动速度与力的对应关系，确定当前运动速度差值以及历史运动速度差值对应的当前力差值；获得上一时刻的历史相互作用力，并根据历史相互作用力与当前力差值的和，确定当前相互作用力；根据当前相互作用力驱动虚拟对象以及机器人。采用该机器人控制方法可提高用户的安全，同时为用户提供较佳的使用体验。本申请还公开一种基于物理触觉的机器人控制装置和机器人。基于物理触觉的机器人控制装置和机器人。基于物理触觉的机器人控制装置和机器人。

Robot control method, device and robot based on physical touch

【技术实现步骤摘要】
基于物理触觉的机器人控制方法、装置及机器人


[0001]本申请涉及机器人
，例如涉及一种基于物理触觉的机器人控制方法、装置及机器人。

技术介绍

[0002]用户可通过机器人实现与虚拟环境的交互，例如，利用物理引擎创建虚拟环境，并在虚拟环境中创建虚拟对象，再基于经典阻抗控制模型对虚拟对象与机器人末端的受力状态、运动状态进行同步，用户可通过操作机器人，实现对虚拟环境中虚拟对象的控制。并且，虚拟对象在虚拟环境中的受力等情况，可通过机器人向用户进行反馈，这为用户提供了触觉体验，提高了用户的使用体验。
[0003]进一步地，可在虚拟环境中模拟一些极限运动，例如滑翔，再配合虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备，可在确保安全的情况下，为用户提供极限运动体验。
[0004]在实现本申请实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
[0005]在以滑翔机为例的极限运动中，虚拟对象在运动过程的加速度存在加速度最值大、变化快、变化幅度大的特点，利用经典阻抗控制模型使虚拟对象和机器人的运动情况和受力情况进行同步，如果将阻抗控制模型中的惯性系数设置过大，则虚拟对象的加速度反馈至机器人，会出现机器人的驱动力的最值大、变化快并且变化幅度大的现象，容易对用户造成伤害；如果将阻抗控制模型中的惯性系数设置过小，则虚拟对象较小的加速度又无法反馈至机器人，导致用户无法体验虚拟场景中虚拟对象的惯性，降低了用户的使用体验。

技术实现思路

[0006]为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
[0007]本申请实施例提供了一种基于物理触觉的机器人控制方法、装置及机器人，以提高用户的安全，同时为用户提供较佳的使用体验。
[0008]在一些实施例中，基于物理触觉的机器人控制方法包括：获得机器人当前时刻的当前实际运动速度、上一时刻的历史实际运动速度，以及虚拟对象当前时刻的当前虚拟运动速度、上一时刻的历史虚拟运动速度；获得当前实际运动速度与当前虚拟运动速度的当前运动速度差值，以及历史实际运动速度与历史虚拟运动速度的历史运动速度差值；根据运动速度与力的对应关系，确定当前运动速度差值以及历史运动速度差值对应的当前力差值；当前力差值与当前运动速度差值正相关，当前力差值与历史运动速度差值负相关；获得上一时刻的历史相互作用力，并根据历史相互作用力与当前力差值的和，确定当前相互作用力；根据当前相互作用力驱动虚拟对象以及机器人；其中，对虚拟对象施加的第一驱动力与对机器人施加的第二驱动力的数值具有映射关系，方向相反。
[0009]可选地，根据运动速度与力的对应关系，确定与当前运动速度差值以及历史运动
速度差值对应的当前力差值，包括：获得当前运动速度差值与第一系数的第一乘积；获得历史运动速度差值与第二系数的第二乘积；将第一乘积与第二乘积的差值，确定为当前力差值；其中，第一系数大于或等于第二系数。
[0010]可选地，第一系数的确定，包括：获得当前时刻与上一时刻的间隔时长；根据时长与系数增量的对应关系，确定与间隔时长对应的当前系数增量；根据第二系数与当前系数增量的和，确定第一系数。
[0011]可选地，根据时长与系数增量的对应关系，确定与间隔时长对应的当前系数增量，包括：将设定系数与间隔时长的乘积，确定为当前系数增量；设定系数为弹性系数。
[0012]在一些实施例中，根据第二系数与当前系数增量的和，确定第一系数，包括：将第二系数与当前系数增量的和确定为第一系数。
[0013]在一些实施例中，根据历史相互作用力与当前力差值的和，确定当前相互作用力，包括：将历史相互作用力与当前力差值的和确定为当前相互作用力。
[0014]可选地，虚拟对象至少包括一对对称的虚拟操作端，一对对称的虚拟操作端至少沿一轴对称旋转；根据当前相互作用力驱动虚拟对象，包括：获得虚拟操作端中的第二操作端对第一操作端施加的第一相互作用力；获得当前相互作用力对应的第一操作端的第一驱动力；根据第一相互作用力和第一驱动力的合力驱动虚拟对象；第一操作端为一对对称的虚拟操作端中的任一个。
[0015]在一些实施例中，基于物理触觉的机器人控制装置包括：第一获得模块、第二获得模块、第一确定模块、第二确定模块以及控制模块；所述第一获得模块用于获得机器人当前时刻的当前实际运动速度、上一时刻的历史实际运动速度，以及虚拟对象当前时刻的当前虚拟运动速度、上一时刻的历史虚拟运动速度；所述第二获得模块用于获得当前实际运动速度与当前虚拟运动速度的当前运动速度差值，以及历史实际运动速度与历史虚拟运动速度的历史运动速度差值；所述第一确定模块用于根据运动速度与力的对应关系，确定当前运动速度差值以及历史运动速度差值对应的当前力差值；所述第二确定模块用于获得上一时刻的历史相互作用力，并根据历史相互作用力与当前力差值的和，确定当前相互作用力；所述控制模块用于根据当前相互作用力驱动虚拟对象以及机器人；其中，对虚拟对象施加的第一驱动力与对机器人施加的第二驱动力的数值具有映射关系，方向相反。
[0016]在一些实施例中，基于物理触觉的机器人控制装置包括处理器和存储有程序指令的存储器，处理器被配置为在执行程序指令时，执行前述实施例提供的基于物理触觉的机器人控制方法。
[0017]在一些实施例中，基于物理触觉的机器人包括前述实施例提供的基于物理触觉的机器人控制装置。
[0018]本申请实施例提供的基于物理触觉的机器人控制方法、装置及机器人，可以实现以下技术效果：
[0019]在根据运动速度与力的对应关系，将运动速度对应至力的过程中，不考虑加速度带来的影响，也即，运动速度与力的对应关系的模型不存在惯性系数，这样，不会将虚拟对象的加速度直接反馈至机器人，极限运动中的最值大、变化快以及变化幅度大的加速度不会直接反馈至机器人，提高了用户安全；同时，利用当前运动速度差值以及上一时刻的历史运动速度差值确定当前力差值，使当前力差值可反映出虚拟对象的运动状态的变化情况，
这样，再依据当前力差值与上一时刻的历史相互作用力的合力，对机器人和虚拟对象进行控制，可使机器人的驱动力随虚拟对象速度的变化而变化，可使用户体验到虚拟对象的惯性，提高了用户体验。
[0020]以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。
附图说明
[0021]一个或一个以上实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件视为类似的元件，并且其中：
[0022]图1a是本申请实施例提供的一种基于物理触觉的机器人控制方法的机器人的应用场景示意图；
[0023]图1b是本申请实施例提供的一种基于物理触觉的机器人控制方法的虚拟对象的应用场景示意图；
[0024]图2是本申请实施例提供的一种基于物理触觉的机器人控制方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物理触觉的机器人控制方法，其特征在于，包括：获得机器人当前时刻的当前实际运动速度、上一时刻的历史实际运动速度，以及虚拟对象当前时刻的当前虚拟运动速度、上一时刻的历史虚拟运动速度；获得所述当前实际运动速度与所述当前虚拟运动速度的当前运动速度差值，以及所述历史实际运动速度与所述历史虚拟运动速度的历史运动速度差值；根据运动速度与力的对应关系，确定所述当前运动速度差值以及所述历史运动速度差值对应的当前力差值；所述当前力差值与所述当前运动速度差值正相关，所述当前力差值与所述历史运动速度差值负相关；获得上一时刻的历史相互作用力，并根据所述历史相互作用力与所述当前力差值的和，确定当前相互作用力；根据所述当前相互作用力驱动所述虚拟对象以及所述机器人；其中，对所述虚拟对象施加的第一驱动力与对所述机器人施加的第二驱动力的数值具有映射关系，方向相反。2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，根据运动速度与力的对应关系，确定与所述当前运动速度差值以及所述历史运动速度差值对应的当前力差值，包括：获得所述当前运动速度差值与第一系数的第一乘积；获得所述历史运动速度差值与第二系数的第二乘积；将所述第一乘积与所述第二乘积的差值，确定为所述当前力差值；其中，所述第一系数大于或等于所述第二系数。3.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述第一系数的确定，包括：获得所述当前时刻与所述上一时刻的间隔时长；根据时长与系数增量的对应关系，确定与所述间隔时长对应的当前系数增量；根据所述第二系数与所述当前系数增量的和，确定所述第一系数。4.根据权利要求3所述的机器人控制方法，其特征在于，根据时长与系数增量的对应关系，确定与所述间隔时长对应的当前系数增量，包括：将设定系数与所述间隔时长的乘积，确定为所述当前系数增量；其中，所述设定系数为弹性系数。5.根据权利要求3所述的机器人控制方法，其特征在于，根据所述第二系数与所述当前系数增量的和，确定所述第一系数，包括：将所述第二系数与所述当前系数增量的和确...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鑫，李茏，朱志军，顾捷，
申请(专利权)人：上海傅利叶智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：