一种主从异构型遥操作系统的主从控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种主从异构型遥操作系统的主从控制方法及系统，包括：操作人员输入从端机器人的连杆参数进行正运动学和逆运动学分析，得到正运动学和逆运动学模型；操作人员修改主从映射比例系数，实现从端机器人不同效率和精度的运动；设计变比例增量式主从映射方法实现主端机器人位置增量到从端机器人的位置增量的映射，设计BP神经网络预测主从跟随误差并进行补偿，进一步减少了主从跟随误差。本发明专利技术既能实现从端机器人在自由空间中大范围运动，又保证了精细操作空间中的运动定位精度，通用性强，实施方便。实施方便。实施方便。

【技术实现步骤摘要】
一种主从异构型遥操作系统的主从控制方法及系统


[0001]本专利技术属于遥操作机器人控制领域，具体涉及一种主从异构型遥操作系统的主从控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的快速发展，机器人已经广泛应用于工业生产和日常生活的各个领域。然而，在复杂多变和具有危险的应用场景下，例如核工厂、化工厂、水下作业和航空作业环境，由于工作环境恶劣或者危及人员安全，不能采用人工作业方式，而且由于工作现场环境非结构化和机器人智能水平有限，不能采用机器人全自主作业方式。遥操作可以将人类智能与机器人精确相结合，操作者通过操控主端机器人产生运动控制信号，通过通讯网络传输至从端机器人，从端机器人根据接收的指令在复杂和危险的环境中运动和作业，并同时反馈工作状态，操作者根据反馈信息进行判断和决策。遥操作不仅保护了人员的健康和安全，而且拓展了人的操作能力，提高了作业的精确度。目前，遥操作技术已经广泛应用于核工业、医疗手术、航空领域和海洋领域。
[0003]遥操作系统根据主端机器人和从端机器人的机械结构相同与否分为主从同构和主从异构两种构型。主从异构型遥操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主从异构型遥操作系统的主从控制方法，其特征在于，该方法应用于主从异构型遥操作系统，所述系统包括机械结构相异的主端机器人和从端机器人，以及连接主端机器人和从端机器人的主从控制系统；所述主从控制方法包括步骤如下：(1)从端机器人运动学建模；根据从端机器人的连杆参数，进行正运动学和逆运动学分析，得到正运动学和逆运动学模型；(2)主从位置控制；获取主端机器人的位置增量，经过变比例增量式主从映射方法计算得到从端机器人的期望位置；并将从端机器人的末端移动速度、跟随误差和位置增量输入到BP神经网络输出预测跟随误差，将预测误差补偿到期望位置；再将补偿后的期望位置输入到从端机器人逆运动学模型求解期望关节角度，最后通过PD模型实现关节角控制；(3)主从调整；在主从位置控制过程中，实时检测主从位置控制功能开启和停止，功能开启则返回步骤(2)；当需要主从调整时，需要首先暂停主从位置控制功能，从端机器人停止运动，主从调整包括修改主从映射比例系数和/或调整主端机器人的位置；所述修改主从映射比例系数具体为操作人员通过修改主从映射比例系数实现从端机器人不同效率和精度的运动。2.根据权利要求1所述的主从控制方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：获取主端机器人当前时刻t的末端位置P
m
(t)，与上一时刻(t
‑
1)的末端位置P
m
(t
‑
1)得到当前时刻t的末端位置增量ΔP
m
(t)：ΔP
m
(t)＝P
m
(t)
‑
P
m
(t
‑
1)将主端机器人在时刻(t
‑
1)到t的ΔP
m
(t)经过变比例增量式映射为从端机器人在时刻t到(t+1)的位置增量ΔP
s
(t+1)＝KΔP
m
(t)，其中K为3
×
3主从映射对角系数矩阵；然后将ΔP
s
(t+1)叠加到从端机器人当前时刻的期望位置以得到下一时刻的期望位置以得到下一时刻的期望位置将从端机器人当前时刻的关节角度输入到正运动学模型求解从端机器人末端位置：P
s
(t)＝FK(θ
s
(t))其中P
s
(t)和θ
s
(t)分别表示从端机器人当前时刻的末端位置和关节角度，FK(
·
)表示从端机器人正运动学求解函数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨克己，张亚南，金浩然，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：