【技术实现步骤摘要】
一种基于运动意图估计与力前馈补偿的人机协作方法
[0001]本专利技术属于机器人控制领域,更具体地,涉及一种基于运动意图估计与力前馈补偿的人机协作方法
。
技术介绍
[0002]随着机器人技术的兴起,人机共融交互成为了当前机器人发展的中心,人机协作作为人机交互中的重要一环,在高端制造
、
医疗康复
、
社会服务得到了广泛的应用
。
如何将机器人高精度高效率重复性作业的出色表现与人类在理解
、
感知
、
决策上的优势相融合也是众多学者研究的重点
。
阻抗控制的提出为人机顺应性协作建立了理论基础,在阻抗控制下,机器人被动地跟随人的运动,人类伙伴需要付出更多的能量补偿机器人与物体的动力学来实现期望的运动,机器人成为了额外的负载,人类伙伴工作易疲劳
。
[0003]如何让机器人主动地跟随人的运动轨迹
、
减少人的能量输入是本专利技术专利要实现的目标,这便产生了一个棘手的问题:如何让机器人知道人的目标位置,即如何估计人的运动意图
。
技术实现思路
[0004]针对上述人机协作存在的问题,本专利技术提出了一种基于运动意图估计和力前馈补偿的人机协作神经阻抗控制方法,该方法可以实现高顺应性的人引导机器人协同作业
。
本专利技术主要包含四个系统:人机协作系统,人的运动意图识别系统,力前馈补偿系统,位置内环控制系统
。
[0005]所述人机协作系统 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种基于运动意图估计与力前馈补偿的人机协作方法,其特征在于,包括以下步骤:根据机械臂末端状态信息与交互力信息,通过运动意图识别系统将人的运动意图和肢体刚度进行估计;根据估计出的人的运动意图和肢体刚度,通过力前馈补偿系统减小人机交互力和位置响应波动;根据机械臂末端状态信息与交互力信息
、
人的运动意图和从力前馈补偿系统获取的力前馈补偿,通过机器人阻抗模型得到交互力产生的目标位置;根据交互力产生的目标位置
、
机械臂末端状态信息中的位置,通过位置内环控制系统对机器人进行控制,实现人机协作
。2.
根据权利要求1所述的一种基于运动意图估计与力前馈补偿的人机协作方法,其特征在于,所述根据机械臂末端状态信息,通过运动意图识别系统将人的运动意图和肢体刚度进行估计,包括以下步骤:人肢体动力学模型由
‑
K
h
(x
‑
x
h
)
=
f
表示,
x
h
为人的运动意图,
x
为人当前的位置,
K
h
表示人的肢体刚度,
f
表示交互力;根据机械臂末端的位置
、
速度和交互力,利用极大似然估计将人的运动意图和肢体刚度估计出来,并令估计的肢体刚度并且刚度的平均值和方差由观测数据估计,运动意图位于区间并将估计出的运动意图用于机器人阻抗模型中;其中,
T
表示一个采样周期,
f
i
表示第
i
个交互力,
n
表示数据的个数;表示数据的个数;分别为估计人的肢体刚度的最大值和最小值
。3.
根据权利要求1所述的一种基于运动意图估计与力前馈补偿的人机协作方法,其特征在于,所述根据估计出的人的运动意图和肢体刚度,通过力前馈补偿系统减小人机交互力和位置响应波动,包括以下步骤:所述力前馈补偿系统由表示,且
a
=
‑
K
h
,
b
>
0,
前馈力补偿的所需的变量人的意图
x
h
、
上肢刚度
K
h
分别由估计出的人的意图和人的上肢刚度表示;其中,
Δ
f
表示前馈力补偿,
a、b
均为系数
。4.
根据权利要求1所述的一种基于运动意图估计与力前馈补偿的人机协作方法,其特征在于,所述根据交互力产生的目标位置
...
【专利技术属性】
技术研发人员:潘新安,艾文旭,王洪光,
申请(专利权)人:中国科学院沈阳自动化研究所,
类型:发明
国别省市:
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