柔性并联机器人控制方法、装置和柔性并联机器人制造方法及图纸

本申请涉及一种柔性并联机器人控制方法、装置、柔性并联机器人和存储介质。方法包括：获取机器人的目标作用力和目标运动轨迹，以及机器人中各个柔性驱动关节的当前输出位置和当前输出力矩；根据目标作用力与当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量；根据目标运动轨迹与当前输出位置之间对应的轨迹偏差或位置偏差、以及位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量，并基于速度控制量分别控制各个柔性驱动关节的驱动部件，以驱动机器人柔性运动。采用本方法能够简化控制难度，提高控制稳定性，吸收冲击能量，实现力学与运动学上的柔性驱动。的柔性驱动。的柔性驱动。

【技术实现步骤摘要】
柔性并联机器人控制方法、装置和柔性并联机器人


[0001]本申请涉及机器人
，特别是涉及一种柔性并联机器人控制方法、装置、柔性并联机器人和存储介质。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断完善，使用机器人技术为解决行业痛点提供了全新思路。目前市面上已涌现了多种物理治疗机器人，例如提供软组织治疗的机器人、提供热疗的机器人及提供艾灸的机器人等，这些不同物理治疗机器人提供不同治疗的核心都来自于前端的物理治疗执行器的功能。
[0003]现有技术中，这类机器人一般提供力控来实现机器人和人体接触的力的控制，或者通过特殊的传动机构的设计能实现仿人手的基本动作，这些设计虽然能够实现一些基本需求，但是其机器人驱动方式单一，并且通常采用刚性驱动，导致力量控制和运动控制只能被分开设计，驱动设计复杂和冗余，无法真正模拟人手按摩时的力量与运动的协同控制，机器人动作的生硬严重影响用户的体验。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够柔性驱动的柔性并联机器人控制方法、装置、柔性并联机器人和存储介质。
[0005]第一方面，本申请提供了一种柔性并联机器人控制方法，方法包括：
[0006]获取机器人的目标作用力和目标运动轨迹，以及机器人中各个柔性驱动关节的当前输出位置和当前输出力矩；
[0007]根据目标作用力与当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量；
[0008]根据目标运动轨迹与当前输出位置之间对应的轨迹偏差或位置偏差、以及位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量，并基于速度控制量分别控制各个柔性驱动关节的驱动部件，以驱动机器人柔性运动。
[0009]在其中一个实施例中，根据柔性驱动关节的形变量获取当前输出力矩。
[0010]在其中一个实施例中，根据柔性驱动关节的形变量获取当前输出力矩包括：
[0011]根据柔性驱动关节的输入角度、输出角度以及传动系数获取当前输出力矩τ
l
：
[0012]τ
l
＝K
s
Nη(θ
m
‑
Nθ
l
)
[0013]其中，K
s
为柔性驱动关节的刚度，θ
m
为输入角度，θ
l
为输出角度，N为传动系数中的传动比、η为传动系数中的传递效率。
[0014]在其中一个实施例中，根据目标作用力与当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量包括：
[0015]根据目标作用力与机器人的当前作用力之间的作用力偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量，或者，根据各个柔性驱动关节的目标力矩与对应当前输出力矩之间
的力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量；
[0016]其中，结合各个当前输出力矩转换得到当前作用力，基于目标作用力转换得到各个柔性驱动关节的目标力矩。
[0017]在其中一个实施例中，根据目标作用力与当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量包括：
[0018]根据目标作用力与当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，通过力PID控制器确定控制机器人作用力对应的位置调整量。
[0019]在其中一个实施例中，根据目标运动轨迹与当前输出位置之间对应的轨迹偏差或位置偏差、以及位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量包括：
[0020]根据目标运动轨迹与机器人的当前运动位置之间的轨迹偏差以及位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量，或者，根据各个柔性驱动关节的目标输出位置和对应的当前输出位置之间的位置偏差以及位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量；
[0021]其中，结合各个当前输出位置转换得到当前运动位置，基于目标运动轨迹转换得到各个柔性驱动关节的目标输出位置。
[0022]在其中一个实施例中，根据目标运动轨迹与当前输出位置之间对应的轨迹偏差或位置偏差、以及位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量包括：
[0023]通过位置调整量调整机器人的目标运动轨迹或各个柔性驱动关节的目标输出位置，并根据调整之后的目标运动轨迹和当前运动位置之间的轨迹偏差或者调整之后的各个目标输出位置与对应的当前输出位置之间的位置偏差，通过位置PID控制器确定控制机器人运动位置对应的速度控制量。
[0024]在其中一个实施例中，目标运动轨迹至少包括指揉运动轨迹、指压运动轨迹、拔筋运动轨迹中的一种或多种；
[0025]指揉运动轨迹为以一作用点为圆心作固定圆周运动或平面螺旋运动或空间螺旋运动；
[0026]指压运动轨迹为沿一作用面的垂直方向作直线或曲线运动；
[0027]拔筋运动轨迹为沿一作用面的表面作直线或曲线运动。
[0028]第二方面，本申请还提供了一种柔性并联机器人控制装置，包括：
[0029]获取模块，用于获取机器人的目标作用力和目标运动轨迹，以及机器人中各个柔性驱动关节的当前输出位置和当前输出力矩；
[0030]力控制器，用于根据目标作用力与当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量；
[0031]位置控制器，用于根据目标运动轨迹与当前输出位置之间对应的轨迹偏差或位置偏差、以及位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量，并基于速度控制量分别控制各个柔性驱动关节的驱动部件，以驱动机器人柔性运动。
[0032]第三方面，本申请还提供了一种柔性并联机器人，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，柔性并联机器人还至少包括多个柔性驱动关节、并联机构、动平台，并联机构包括多个运动支链，每一柔性驱动关节经对应运动支链与动平台连接，处理器执行计算机程序时实现上述任意一种实施例中的柔性并联机器人控制方法的步骤。
[0033]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种实施例中的柔性并联机器人控制方法的步骤。
[0034]上述一种柔性并联机器人控制方法、装置、柔性并联机器人和存储介质，基于机器人的作用力和运动轨迹进行闭环柔性驱动，可以精准地控制运动轨迹和作用力，其中，通过位置调整量(柔性驱动关节的形变量)控制机器人作用力，简化了控制难度，提高控制稳定性，同时将该位置调整量与运动轨迹结合共同确定控制机器人运动位置对应的速度控制量，该速度控制量不仅控制机器人的运动位置而且同时控制机器人的作用力，实现了力学控制与运动学控制的相结合，进一步简化了驱动设计，保证驱动精度同时提高了驱动的执行效率，另外，柔性驱动关节在吸收冲击能量时将其转变为形变量，该形变量进一步转变为位置调整量，这样不仅可以很好地吸收冲击能量，而且进一步基于该位置调整量进行运动学和力学的控制，可以柔顺地控制冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性并联机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取机器人的目标作用力和目标运动轨迹，以及机器人中各个柔性驱动关节的当前输出位置和当前输出力矩；根据所述目标作用力与所述当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量；根据所述目标运动轨迹与所述当前输出位置之间对应的轨迹偏差或位置偏差、以及所述位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量，并基于所述速度控制量分别控制各个所述柔性驱动关节的驱动部件，以驱动机器人柔性运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述柔性驱动关节的形变量获取所述当前输出力矩。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述柔性驱动关节的形变量获取所述当前输出力矩包括：根据所述柔性驱动关节的输入角度、输出角度以及传动系数获取所述当前输出力矩τ
l
：τ
l
＝K
s
Nη(θ
m
‑
Nθ
l
)其中，K
s
为所述柔性驱动关节的刚度，θ
m
为所述输入角度，θ
l
为所述输出角度，N为所述传动系数中的传动比、η为所述传动系数中的传递效率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标作用力与所述当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量包括：根据所述目标作用力与机器人的当前作用力之间的作用力偏差，确定控制机器人作用力对应的所述位置调整量，或者，根据各个柔性驱动关节的目标力矩与对应所述当前输出力矩之间的力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的所述位置调整量；其中，结合各个所述当前输出力矩转换得到所述当前作用力，基于所述目标作用力转换得到各个柔性驱动关节的所述目标力矩。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标作用力与所述当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，确定控制机器人作用力对应的位置调整量包括：根据所述目标作用力与所述当前输出力矩之间对应的作用力偏差或力矩偏差，通过力PID控制器确定控制机器人作用力对应的所述位置调整量。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标运动轨迹与所述当前输出位置之间对应的轨迹偏差或位置偏差、以及所述位置调整量，确定控制机器人运动位置对应的速度控制量包括：根据所述目标运动轨迹与机器人的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱晨，董会旭，潘烨，
申请(专利权)人：邱晨，
类型：发明
国别省市：