基于双臂协作势场的力觉引导遥操作系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双臂协作势场的力觉引导遥操作系统及控制方法，通过两台机械臂末端工具中心点的实时位姿，循环判断目标物体与双臂的工作空间边界的最短距离d<subgt;p‑s,i</subgt;是否低于阈值D<subgt;s</subgt;，若均高于阈值则采取双臂对称协作策略；若低于阈值，则采取单臂优先协作策略，将该臂作为优先臂；根据协作策略分别确定双臂的协作因子δ<subgt;i</subgt;；根据协作因子、目标物体距离双臂末端工具中心点的距离以及障碍物的位置构建双臂协作势场；基于双臂协作势场生成对应的动态虚拟约束力，通过两台力反馈手控器引导、协助操作者操控两台机械臂来完成双臂协作任务，提高操作者的控制精度、作业效率以及人机协作时的安全系数，更能适应复杂的非结构化环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间遥操作控制的，主要涉及了一种基于双臂协作势场的力觉引导遥操作系统及控制方法。

技术介绍

1、近年来，遥操作技术广泛应用于深空深海探测、电力巡检带电作业、核生化设施运维等环境复杂多变，任务需求多种多样的场合，由于现阶段机器人控制技术与传感器技术水平有限，难以研发出完全自主的机器人，因而开发遥操作机器人代替人工进入上述危险环境中完成作业是大势所趋。力反馈手控器能够让操作者感受到机器人作业时与环境的力交互情况，力觉反馈是增强遥操作系统的临场感、透明度，拓宽人机交互维度的重要手段。

2、然而，由于自由度超过6的机械臂的操作空间与关节空间之间的映射关系并非显式且较为复杂，并且由于人的手腕与手臂构成了耦合系统，二者之间的运动通常会相互影响，因此人往往难以直接遥操作控制机械臂末端达到理想的位置与姿态，操作过程中不可避免会产生位置误差。近年来，基于传统虚拟夹具和人工势场思想的虚拟力引导方法成为解决上述问题的有效方法，但是这些方法往往只考虑了单台机械臂作业的情况，没有针对双臂协作遥操作系统的虚拟力觉引导方法，而双臂机器人具有更高的自由度，其作业本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于双臂协作势场的力觉引导遥操作系统，其特征在于：包括两台机械臂、力反馈手控器、路由器、视觉单元、从端电脑、主端电脑、显示器和移动平台；

2.使用如权利要求1所述系统的基于双臂协作势场的力觉引导遥操作控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的基于双臂协作势场的力觉引导遥操作控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，判断机械臂末端工具中心点是否接近障碍物的方法为：计算机械臂末端工具中心点Pt的坐标与障碍物之间的距离dp-ob，判断该值是否低于避障阈值Dob，若是则构建斥力势场；

4.如权利要求3所述的基于双臂协作势场的力觉引导遥操作控制...

【技术特征摘要】

1.基于双臂协作势场的力觉引导遥操作系统，其特征在于：包括两台机械臂、力反馈手控器、路由器、视觉单元、从端电脑、主端电脑、显示器和移动平台；

2.使用如权利要求1所述系统的基于双臂协作势场的力觉引导遥操作控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的基于双臂协作势场的力觉引导遥操作控制方法，其特征在于：所述步骤s5中，判断机械臂末端工具中心点是否接近障碍物的方法为：计算机械臂末端工具中心点pt的坐标与障碍物之间的距离dp-ob，判断该值是否低于避障阈值dob，若是则构建斥力势场；

4.如权利要求3所述的基于双臂协作势场的力觉引导遥操作控制方法，其特征在于：所述步骤s4中的虚拟位置吸引力fa,i(pt,i)和步骤s5中的虚拟排斥力fr,i,j(dp,i-ob,j)均为3维力，不包含力矩；步骤s6中的虚拟位姿吸引力fvr,i包含力与力矩，为6维力；步骤s7的虚拟相对阻抗约束力frc(t)包含力与力矩，为6维力。

5.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋爱国，何牧天，汪建之，李会军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：