【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人遥操作控制领域，尤其涉及一种基于力反馈的机器人控制方法、装置、系统及控制器。
技术介绍
1、机器人遥操作广泛应用于远程医疗、远程服务、远程抓取、空间探测等领域中，相对于机器人控制，遥操作系统构建了真实可靠的人机交互场景，强调人机交互性，具有高精度运动跟随、实时动态力反馈、安全和易操作等特点。
2、国内已有研究团队在生物传感技术方面取得了显著进展，这项技术可以用于捕捉和分析操作者的生理信号，包括肌肉电信号和皮肤电信号，研究者们正在探索如何更准确地测量和解释这些信号，以提高机器人遥操作系统的性能。
3、而在工业机器人领域，感知技术也是一大研究热点，研究者们致力于开发具有高度精确感知反馈的系统，以改进操作者对机器人行为的感知，或者使机器人更好地理解和适应环境，例如视觉感知和力感知。
4、现有的遥操作机器人系统更关注硬件设计和机械性能的提升，但忽视了操作者在使用过程中的感知和交互体验，这导致操作者难以获得足够的反馈信息，从而难以实现对机器人的精确控制，特别是在复杂任务下容易出现疲劳和误操作。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术旨在提供一种基于力反馈的机器人控制方法、装置、系统及控制器，通过力反馈把机器人与外部环境交互的执行结果反馈给操作端，使得操作者更直观地感知机器人的状态变化和对外部环境的动作响应。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于力反馈的机器人控制方法，该方法在主控端执行，包括：
3、接收末端力数据，
4、根据末端力数据通过力反馈手柄输出反馈力，并生成力反馈图像，反馈力被作用于操作者，力反馈图像用于使操作者从视觉上感知从端机器人的运动情况；
5、根据操作者对力反馈手柄运动角度的调节生成控制信号；
6、根据控制信号对仿真机器人进行运动控制，把仿真机器人的第一运动位姿数据映射为从端机器人的第二运动位姿数据，输出第二运动位姿数据至从端机器人使其跟随运动。
7、进一步地，从端机器人包括机械臂，末端力数据包括机械臂的末端位姿数据和机械臂与外部环境接触产生的受力数据。
8、进一步地，根据末端力数据生成力反馈图像包括：
9、对末端力数据进行几何转换得到在笛卡尔坐标系下xyz三轴的分解力；
10、把分解力映射为xyz三轴方向上的力反馈图像，力反馈图像中使用几何图形的尺寸和颜色表示分解力的大小。
11、进一步地，根据操作者对力反馈手柄运动角度的调节生成控制信号包括：
12、接收力反馈手柄发送的运动位姿数据，运动角度数据为力反馈手柄根据操作者对其操作动作的位移数据计算得到；
13、把运动角度数据映射为对仿真机器人位姿和运动速度的控制量；
14、根据控制量生成控制信号。
15、进一步地，根据末端力数据通过力反馈手柄输出反馈力包括：
16、对末端力数据进行坐标转换，根据坐标转换后的末端力数据生成电平信号；
17、根据电平信号生成力反馈手柄的运动位姿数据，使得力反馈手柄根据运动位姿数据运动而输出反馈力。
18、进一步地，把仿真机器人的第一运动位姿数据映射为从端机器人的第二运动位姿数据包括：
19、采用d-h建模法确定从端机器人各关节的变换矩阵；
20、根据从端机器人各关节的变换矩阵计算正运动学矩阵；
21、基于正运动学矩阵，根据第一运动位姿数据计算第二运动位姿数据；
22、利用逆运动学算法根据第二运动位姿数据计算从端机器人的关节旋转角度。
23、第二方面，本专利技术提供一种基于力反馈的机器人控制装置，包括：
24、力数据接收单元，被配置为接收末端力数据，末端力数据来自设置于从端机器人的传感器；
25、力反馈单元，被配置为根据末端力数据通过力反馈手柄输出反馈力，并生成力反馈图像，反馈力被作用于操作者，力反馈图像用于使操作者从视觉上感知从端机器人的运动情况；
26、控制信号生成单元，被配置为根据操作者对力反馈手柄运动角度的调节生成控制信号；
27、运动控制单元，被配置为根据控制信号对仿真机器人进行运动控制，把仿真机器人的第一运动位姿数据映射为从端机器人的第二运动位姿数据，输出第二运动位姿数据至从端机器人使其跟随运动。
28、第三方面，本专利技术提供一种基于力反馈的机器人控制系统，包括主控端、力反馈手柄和从端机器人，主控端包括视觉反馈部件；
29、主控端分别与力反馈手柄和从端机器人通信连接，根据上述第一方面的机器人控制方法控制从端机器人运动，通过力反馈手柄输出反馈力，以及通过视觉反馈部件输出力反馈图像。
30、第四方面，本专利技术提供一种控制器，应用于机器人控制，所述控制器包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，当计算机可执行指令被所述处理器执行时使得该设备执行第一方面提供的基于力反馈的机器人控制方法的各个步骤。
31、第五方面，本专利技术提供一种可读存储介质，存储有计算机可执行程序，当该程序被执行时可实现第一方面提供的基于力反馈的机器人控制方法的各个步骤。
32、第六方面，本专利技术还提供一种机器人，采用上述第四方面的控制器进行控制。
33、从以上技术方案可以看出，本专利技术具有如下有益效果：
34、本专利技术提供一种基于力反馈的机器人控制方法、装置、系统及控制器，结合物理的反馈力和视觉力反馈，实现操作者与从端机器人实时、高效的交互，使得操作者能够更直观地感知从端机器人的运动情况，可以更准确地感知从端机器人的状态变化和所处环境，并实时调整操控指令，通过对力反馈手柄的角度调节把机械臂的位姿数据输出至从端机器人，以完成对机器人运动的控制；基于力反馈的机器人遥操作控制减少了误操作的风险，并降低了长时间操作的疲劳程度，从而提高了操作者的工作质量和安全性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于力反馈的机器人控制方法，其特征在于，所述方法在主控端执行，包括：
2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，根据所述末端力数据生成所述力反馈图像包括：
3.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，根据操作者对力反馈手柄运动角度的调节生成控制信号包括：
4.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，根据所述末端力数据通过力反馈手柄输出反馈力包括：
5.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述把仿真机器人的第一运动位姿数据映射为从端机器人的第二运动位姿数据包括：
6.一种基于力反馈的机器人控制装置，其特征在于，包括：
7.一种基于力反馈的机器人控制系统，其特征在于，包括主控端、力反馈手柄和从端机器人，主控端包括视觉反馈部件；
8.一种控制器，其特征在于，应用于机器人控制，所述控制器包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，当计算机可执行指令被所述处理器执行时使得该设备执行如权利要求1～5任一项所述的基于力反馈的机器人控制方法的各个步骤。
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10.一种机器人，其特征在于，采用如权利要求8所述的控制器进行控制。
...【技术特征摘要】
1.一种基于力反馈的机器人控制方法，其特征在于，所述方法在主控端执行，包括：
2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，根据所述末端力数据生成所述力反馈图像包括：
3.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，根据操作者对力反馈手柄运动角度的调节生成控制信号包括：
4.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，根据所述末端力数据通过力反馈手柄输出反馈力包括：
5.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述把仿真机器人的第一运动位姿数据映射为从端机器人的第二运动位姿数据包括：
6.一种基于力反馈的机器人控制装...
【专利技术属性】
技术研发人员：王喜军，王毅，曲烽瑞，吴刚梁，张子翀，李梦阳，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：
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