【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人远程控制，更具体地，本专利技术涉及一种基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制系统及方法。
技术介绍
1、机器人遥操作技术由于其广泛的应用前景，一直以来都是机器人控制技术研究领域的一大热点，机器人遥操作技术在现在和将来都有重要的研究价值和广泛的应用前景。在机器人智能化程度不高的现实情况下,机器人很难离开人的控制,因此遥操作技术几乎是现在的机器人必须具备的一项技术。该技术在当代越来越重要，并广泛应用到人们生活的方方面面。
2、遥操作广泛应用于远程医疗、灾难救援、智慧工厂、核工业、航天、水下作业等领域，借助遥操作技术，人们可以在安全区域中实现对机械臂的远程控制；另外，在地震、火灾、排雷等危险场景中，依靠遥操作技术，机器人也可以成为人类的替身，帮助人类解决棘手的问题。
3、机器人遥操作技术具有提升危险环境下操作人员的安全性，提升复杂环境下机器人作业能力和与手动操作相比具有定位精度高，动作更稳定，操作更可靠等几大显著优点。然而机器人遥操作技术仍存在一些问题，申请号：202211048174.6，名称为一种基于能量罐的双边遥操作控制方法及系统，该算法根据主手末端位置和姿态的变化设计了一种增量式主从控制算法，但该算法存在小范围内从手端位置操控不精准的问题和由于加速度过大带来的机械臂震荡问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，旨在改善上述问题。
2、本专利技术是这样实现的，一种基于主从位置误差的
3、(1)周期性的采集主手端的位移增量xm及从手端的实际位移增量xs；
4、(2)基于位移增量xm确定当前的控制模式及该控制模式下主手端到从手端的增益系数k；
5、(3)将当前位移增量xm转换至对应控制模式下，获取增益增量x′m；
6、(4)基于主手端的位移增量x′m与从手端的位移增量xs的差值来调节主手端的施加力fb及从手端的位姿。
7、进一步的，所述步骤(2)具体如下：
8、(21)在位移增量|xm|＜0.001m，增益系数k设为0；
9、(22)在位移增量0.001m≤|xm|＜0.005m，当前属于精准模式，增益系数k设为0.5；
10、(23)在位移增量0.005m≤|xm|＜0.01m，当前属于普通模式，增益系数k设为1；
11、(24)在位移增量|xm|≥0.01m，当前属于快速模式，时增益系数k设为2。
12、进一步的，增益增量x′m具体如下：
13、在精准模式下，x′m＝k(xm-0.001)+0.001＝0.5(xm-0.001)+0.001；
14、在普通模式下，x′m＝k(xm-0.005)+0.005＝(xm-0.005)+0.005；
15、在快速模式下，x′m＝k(xm-0.01)+0.01＝2(xm-0.01)+0.01。
16、4、如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，从手端的位姿调节方法具体如下：
17、(41)计算上一时刻的主手端位移增量x′m与从手端的实际位移增量xs的位移偏差xer；
18、(42)基于增益系数k确定从手端的位移偏差k·xer，计算从手端的目标位移增量x′s＝kx′m+xer及目标位置xf＝xi+x′s，其中，xi为从手端的当前位置，对目标位置xf进行运动学正解fk确定从手端的目标姿态θ；
19、(43)基于目标位姿来控制从手端运动，检测从手端当前的位置增量xs′，基于增益系数1/k对位置增量xs′进行增益后形成位置增量xs。
20、进一步的，主手端的施加力fb的调节过程具体如下：
21、将位移偏差xer转换成力反馈分量fc，力反馈分量fc与从手端给定的控制力fs之和即为主手端当前时刻的施加力fb；
22、进一步的，力反馈分量fc＝-ke·xer，其中，ke为主从位置偏差与力反馈的增益常量。
23、进一步的，在基于主手端来控制从手端的过程中，实时检测到当前主手端的施加力fe，若施加力fe大于设定的第一施加力阈值时，认定从手端与环境发生了碰撞，锁死主手端。
24、进一步的，在从手端沿碰撞力的方向运动至无碰撞区域内，若施加力fe小于第二施加力阈值时，认定主手端的施加力检测异常，重新检测主手端的施加力。
25、本专利技术是这样实现的，一种基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制系统，所述系统包括：
26、主手端及从手端，主手端、从手端与处理端通讯连接；
27、主手端基于上述主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法来远程控制从手端动作。
28、本专利技术提出的基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法具有如下有益技术效果：
29、(1)引入了一种变比例控制方法，针对主手端位移增量的大小自适应的设置增益系数k，确定主手端与从手端的空间映射关系，便于快速、精准的控制从手端，极大改善了小范围内从手端位置操控不精准的问题即由于加速度过大带来的机械臂震荡问题；此外，使用位置偏差反馈来进一步提高控制精度；
30、(2)设计了力反馈控制方式，使得从手端运动时仍会有力信息反馈至主手，该方法能有效提高系统的安全性，避免了由于从手端速度过快导致操作者来不及反应造成碰撞。
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1.一种基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：
3.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，增益增量X′m具体如下：
4.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，从手端的位姿调节方法具体如下：
5.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，主手端的施加力Fb的调节过程具体如下：
6.如权利要求5所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，力反馈分量Fc＝-Ke·Xer，其中，Ke为主从位置偏差与力反馈的增益常量。
7.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，在基于主手端来控制从手端的过程中，实时检测到当前主手端的施加力Fe，若施加力Fe大于设定的第一施加力阈值时，认定从手端与环境发生了碰撞，锁死主手端。
8.如权利要求
9.一种基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：
3.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，增益增量x′m具体如下：
4.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，从手端的位姿调节方法具体如下：
5.如权利要求1所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法，其特征在于，主手端的施加力fb的调节过程具体如下：
6.如权利要求5所述基于主从位置误差的遥操作机器人双边控制方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：任鹏，刘志恒，曹雏清，赵立军，
申请(专利权)人：长三角哈特机器人产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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