一种主从手机器人的控制方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种主从手机器人的控制方法及装置。所述方法包括：获取从手电机在当前周期的映射位置和初始运动参数后，对从手电机在当前周期的运动轨迹进行规划并获取最大规划距离，最终将映射运动距离和最大规划距离中能够优先达到的值确定为从手电机在当前周期需要运动的实际距离。如此，可以避免主手直接映射到从手电机所产生的超出从手电机极限导致电机报错的问题，从而在保证总体轨迹大致不变的情况下，可以将主手运动中过大的加速度、速度，减小至从手电机可接受的程度，延长从手电机的使用寿命。手电机的使用寿命。手电机的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种主从手机器人的控制方法及装置


[0001]本申请涉及机器人
，特别涉及一种主从手机器人的控制方法及装置。

技术介绍

[0002]人手在进行微小尺度操作时往往会存在一定的局限性，例如会发生手部震颤等细微手部动作。为了克服人手在微小尺度操作的局限性，能够代替人手部分工作的主从手机器人应运而生。
[0003]主从手机器人主要包括主手和与主手对应的从手，其中，主手完全由操作者进行控制，并如实反映操作者人手的运动参数，从手通常为机械臂，机械臂上设置有至少一个关节，每个关节上设置有电机。在实际控制中，从手的各个电机的运动参数是根据主手(通常是指主手上的设定点)的三维坐标映射得到的，主手的运动通过主从手机器人的机械结构映射传递给从手，最终使得从手的目标设定点(比如末端点)跟随主手进行对应的运动。
[0004]采用上述控制方式，从手各个电机的运动参数是直接根据主手的运动映射得到的，然而，由于人手的加速度通常比电机快很多，部分情况下产生的加速度，比如：在向第一方向快速移动时突然反向加速移动，在映射到从手电机后可能会超出从手电机的极限转动加速度，进而导致电机报错，造成从手无法准确跟随主手进行运动，或者从手的电机寿命受影响的问题。

技术实现思路

[0005]现有的控制方法可能出现映射后的从手电机转动加速度超出极限加速度，进而导致电机报错，造成从手无法准确跟随主手进行运动，或者从手的电机寿命受影响的技术问题。为了解决这一问题，本申请实施例提供一种主从手机器人的控制方法及装置，具体地，本申请公开了以下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种主从手机器人的控制方法，主从手机器人的从手上设置有至少一个从手电机，方法用于对从手电机的运动进行控制；方法包括：
[0007]获取从手电机在当前周期的映射位置；映射位置用于表示映射旋转脉冲数，是根据主手的三维坐标以及主从手机器人的机械结构直接映射得到的，主手的三维坐标是按照预设采集周期采集得到的，当前周期为任一采集周期；
[0008]获取从手电机在当前周期的初始运动参数；初始运动参数包括初始速度V
s
和初始加速度A
s
；
[0009]根据初始运动参数，对从手电机在当前周期的运动轨迹进行规划；
[0010]获取从手电机在当前周期内的最大规划距离P
cm
；
[0011]从从手电机在前一周期的实际位置开始，根据初始运动参数，将映射运动距离和最大规划距离P
cm
中，能够优先达到的值，确定为目标距离；映射运动距离为从手电机在当前周期的映射位置与从手电机在前一周期的实际位置的差值，实际位置用于表示实际旋转脉冲数，前一周期为当前周期的前一个采集周期；
[0012]将从手电机在前一周期的实际位置与目标距离的和，确定为从手电机在当前周期的实际位置。
[0013]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，还包括：
[0014]根据从手电机在当前周期的实际位置，确定从手在当前周期的实际三维坐标；
[0015]检测实际三维坐标是否超过从手的极限坐标；
[0016]如果实际三维坐标未超过从手的极限坐标，则控制从手电机运动到当前周期的实际位置。
[0017]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，还包括：
[0018]如果实际三维坐标超过从手的极限坐标，则根据从手的极限坐标，获取从手电机在当前周期的修正位置；
[0019]控制从手电机运动到当前周期的修正位置。
[0020]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，在控制从手电机运动之前，还包括：
[0021]如果主从手机器人的各个从手在当前周期的多轴运动不同步，则根据各个从手在当前周期的目标三维坐标，以及主从手机器人的机械结构，利用运动学逆解的方法获取各个从手上的从手电机的目标位置；
[0022]根据各个从手上的从手电机的目标位置，获取主手的目标三维坐标；
[0023]如果主手的目标三维坐标超出主手的极限坐标，则将主手在当前周期的三维坐标修正为主手的极限坐标；
[0024]根据主手的极限坐标，重新获取从手电机在当前周期的映射位置，直至重新确定出从手电机在当前周期的实际位置。
[0025]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，还包括：
[0026]如果主手的目标三维坐标未超出主手的极限坐标，则将主手在当前周期的三维坐标修正为主手的目标三维坐标；
[0027]根据主手的目标三维坐标，重新获取从手电机在当前周期的映射位置，直至重新确定出从手电机在当前周期的实际位置。
[0028]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，获取从手电机在当前周期的初始运动参数，包括：
[0029]分别获取从手电机在当前周期以前的三个采集周期的实际位置；
[0030]根据从手电机在当前周期以前的三个采集周期的实际位置，确定初始速度V
s
和初始加速度A
s
。
[0031]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，根据从手电机在当前周期以前的三个采集周期的实际位置，确定初始速度V
s
和初始加速度A
s
，包括：
[0032]根据第一实际位置与第二实际位置的差值，以及采集周期的时长，确定从手电机在前一周期内的第一平均速度；第一实际位置为从手电机在前一周期的实际位置，第二实际位置为从手电机在前一周期的前一个采集周期的实际位置；
[0033]根据第二实际位置与第三实际位置的差值，以及采集周期的时长，确定从手电机在前一周期的前一个采集周期内的第二平均速度；第三实际位置为从手电机在当前周期以前的第三个采集周期的实际位置；
[0034]根据第二平均速度、第一平均速度，以及采集周期的时长，确定平均加速度；
[0035]将第一平均速度确定为初始速度V
s
，将平均加速度确定为初始加速度A
s
。
[0036]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，在根据初始运动参数，对从手电机在当前周期的运动轨迹进行规划之前，方法还包括：
[0037]根据从手电机在当前周期的映射位置，以及从手电机在前一周期的实际位置，确定从手电机在当前周期内的第一运动方向；
[0038]根据从手电机在前一周期的实际位置，以及从手电机在前一周期的前一个采集周期的实际位置，确定从手电机在前一周期内的第二运动方向；
[0039]检测第一运动方向与第二运动方向是否相同。
[0040]结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，在第一运动方向与第二运动方向相同的情况下，根据初始运动参数，对从手电机在当前周期的运动轨迹进行规划，包括：
[0041]检测初始速度V
s
是否等于从手电机的极限速度V
m
；
[0042]如果初始速度V...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主从手机器人的控制方法，其特征在于，所述主从手机器人的从手上设置有至少一个从手电机，所述方法用于对所述从手电机的运动进行控制；所述方法包括：获取所述从手电机在当前周期的映射位置；所述映射位置用于表示映射旋转脉冲数，是根据主手的三维坐标以及所述主从手机器人的机械结构直接映射得到的，所述主手的三维坐标是按照预设采集周期采集得到的，所述当前周期为任一采集周期；获取所述从手电机在所述当前周期的初始运动参数；所述初始运动参数包括初始速度V
s
和初始加速度A
s
；根据所述初始运动参数，对所述从手电机在所述当前周期的运动轨迹进行规划；获取所述从手电机在所述当前周期内的最大规划距离P
cm
；从所述从手电机在前一周期的实际位置开始，根据所述初始运动参数，将映射运动距离和所述最大规划距离P
cm
中，能够优先达到的值，确定为目标距离；所述映射运动距离为所述从手电机在所述当前周期的映射位置与所述从手电机在前一周期的实际位置的差值，所述实际位置用于表示实际旋转脉冲数，所述前一周期为所述当前周期的前一个采集周期；将所述从手电机在前一周期的实际位置与所述目标距离的和，确定为所述从手电机在所述当前周期的实际位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述从手电机在所述当前周期的实际位置，确定所述从手在所述当前周期的实际三维坐标；检测所述实际三维坐标是否超过所述从手的极限坐标；如果所述实际三维坐标未超过所述从手的极限坐标，则控制所述从手电机运动到所述当前周期的实际位置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述实际三维坐标超过所述从手的极限坐标，则根据所述从手的极限坐标，获取所述从手电机在所述当前周期的修正位置；控制所述从手电机运动到所述当前周期的修正位置。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在控制所述从手电机运动之前，还包括：如果所述主从手机器人的各个从手在所述当前周期的多轴运动不同步，则根据各个从手在所述当前周期的目标三维坐标，以及所述主从手机器人的机械结构，利用运动学逆解的方法获取各个从手上的从手电机的目标位置；根据各个从手上的从手电机的目标位置，获取所述主手的目标三维坐标；如果所述主手的目标三维坐标超出所述主手的极限坐标，则将所述主手在所述当前周期的三维坐标修正为所述主手的极限坐标；根据所述主手的极限坐标，重新获取从手电机在当前周期的映射位置，直至重新确定出所述从手电机在所述当前周期的实际位置。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述主手的目标三维坐标未超出所述主手的极限坐标，则将所述主手在所述当前周期的三维坐标修正为所述主手的目标三维坐标；根据所述主手的目标三维坐标，重新获取从手电机在当前周期的映射位置，直至重新
确定出所述从手电机在所述当前周期的实际位置。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述从手电机在所述当前周期的初始运动参数，包括：分别获取所述从手电机在所述当前周期以前的三个采集周期的实际位置；根据所述从手电机在所述当前周期以前的三个采集周期的实际位置，确定所述初始速度V
s
和所述初始加速度A
s
。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述从手电机在所述当前周期以前的三个采集周期的实际位置，确定所述初始速度V
s
和所述初始加速度A
s
，包括：根据第一实际位置与第二实际位置的差值，以及所述采集周期的时长，确定所述从手电机在所述前一周期内的第一平均速度；所述第一实际位置为所述从手电机在所述前一周期的实际位置，所述第二实际位置为所述从手电机在所述前一周期的前一个采集周期的实际位置；根据所述第二实际位置与第三实际位置的差值，以及所述采集周期的时长，确定所述从手电机在所述前一周期的前一个采集周期内的第二平均速度；所述第三实际位置为所述从手电机在所述当前周期以前的第三个采集周期的实际位置；根据所述第二平均速度、所述第一平均速度，以及所述采集周期的时长，确定平均加速度；将所述第一平均速度确定为所述初始速度V
s
，将所述平均加速度确定为所述初始加速度A
s
。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述初始运动参数，对所述从手电机在所述当前周期的运动轨迹进行规划之前，所述方法还包括：根据所述从手电机在所述当前周期的映射位置，以及所述从手电机在所述前一周期的实际位置，确定所述从手电机在所述当前周期内的第一运动方向；根据所述从手电机在所述前一周期的实际位置，以及所述从手电机在所述前一周期的前一个采集周期的实际位置，确定所述从手电机在所述前一周期内的第二运动方向；检测所述第一运动方向与所述第二运动方向是否相同。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一运动方向与所述第二运动方向相同的情况下，所述根据所述初始运动参数，对所述从手电机在所述当前周期的运动轨迹进行规划，包括：检测所述初始速度V
s
是否等于所述从手电机的极限速度V
m
；如果所述初始速度V
s
等于所述极限速度V
m
，则对于所述从手电机在所述当前周期的运动轨迹，规划按照所述极限速度V
m
匀速运动至所述当前周期结束。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述初始速度V
s
小于所述极限速度V
m
，则检测所述初始加速度A
s
是否等于所述极限加速度A
m
；如果所述初始加速度A
s
等于所述极限加速度A
m
，则确定从所述初始速度V
s
，按照所述极限加速度A
m
匀加速到所述极限速度V
m
所需的第一时长；如果所述第一时长小于所述当前周期的时长，则对于所述从手电机在所述当前周期的运动轨迹，规划先按照所述极限加速度A
m
匀加速至所述极限速度V
m
，再在所述当前周期的剩
余时间内，按照所述极限速度V
m
匀速运动至所述当前周期结束。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述第一时长大于所述当前周期的时长，则对于所述从手电机在所述当前周期的运动轨迹，规划按照所述极限加速度A
m
，从所述初始速度V
s
匀加速运动至所述当前周期结束。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述初始加速度A

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅，钟鹏飞，骆威，
申请(专利权)人：以诺康医疗科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：