基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法技术

本发明专利技术公开了基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，属于人机交互技术领域，包括S1、将实验室中的工作流分为人工操作工作流和自动化工作流；S2、计算遥操作系统中主机器人和从机器人的控制力矩，在从机器人跟踪主机器人运动轨迹的同时，将从机器人与环境的交互力矩传递给主机器人；S3、设置一种可变形状的虚拟夹具；S4、计算虚拟夹具施加的力矩；S5、将虚拟夹具的力矩引入遥操作系统，实现人机工作流中的无干扰耦合；本发明专利技术提供的基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，实现在不干扰不中断自动化工作流的基础上，加入人工操作工作流，同时避免人与有害环境接触，保证系统的良好人机交互性能和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人机交互，尤其是涉及基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法。

技术介绍

1、人机协作机器人(collaborativerobot，简称cobot)是指能够与人类在同一工作空间内安全、高效地协同工作的机器人。与传统工业机器人不同，cobot通常具有更高的灵活性和智能性，能够通过感知和学习与人类进行互动。然而，现有的cobot在复杂和动态的工作环境中，尤其是需要高度灵活的人机交互场景中，仍存在诸多挑战，如操作的连续性、工作流的无缝衔接以及人机协作的安全性等。生物医学实验室的实验流程通常具有高度复杂性和动态变化性，涉及大量的人工操作和实时干预，这对现有的自动化机器人系统提出了更高的要求，并且现有大多数的自动化实验室都针对全自动化的工作流，现有技术可参考公告号为cn202411365422.9和cn202420609105.6的专利，其都是针对于自动化工作流的开发，如精确定位、样本处理等，没有将需要人操作的工作流纳入考虑范围，一旦人加入工作流中，自动化任务将受到干扰。

2、虚拟夹具是一种基于计算机生成的辅助装置，通过软件算法在机本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，其特征在于，步骤S1中在操作者和环境施加的外部力矩影响下，根据理想的环境阻抗特征确定期望的主机器人运动，其中，qmd、和分别表示关节空间下主机器人的期望位置、速度、加速度，qm和分别表示主机器人的当前位置、速度，Me和Ce是理想的环境阻抗参数，Gm为重力力矩，τh是操作者对主机器人施加的力矩，τe是从机器人与环境交互的力矩，其中包括真实环境的力矩τr以及虚拟夹具的引导力矩τvf。

3.根据权利要求2所述的基于可...

【技术特征摘要】

1.基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，其特征在于，步骤s1中在操作者和环境施加的外部力矩影响下，根据理想的环境阻抗特征确定期望的主机器人运动，其中，qmd、和分别表示关节空间下主机器人的期望位置、速度、加速度，qm和分别表示主机器人的当前位置、速度，me和ce是理想的环境阻抗参数，gm为重力力矩，τh是操作者对主机器人施加的力矩，τe是从机器人与环境交互的力矩，其中包括真实环境的力矩τr以及虚拟夹具的引导力矩τvf。

3.根据权利要求2所述的基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，其特征在于，步骤s2中根据主机器人当前位置与期望位置的误差，通过力矩控制器得到此时对主机器人的控制力矩；由于通信的影响，传递给从机器人的位置信息存在高频噪声，先经过低通滤波器，得到从机器人的期望运动，再根据从机器人当前位置与期望位置的误差，通过力矩控制器得到此时对从机器人的控制力矩，并与环境进行交互；其中的力矩控制器是通过基于李雅普诺夫稳定判据的反步进控制来实现的，主机器人和从机器人的控制力矩计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的基于可变虚拟夹具的无中断人机工作流耦合的解决方法，其特征在于：步骤s2中，由于操作者施加的力与真实环境的交互力是通过力传感器测量的，因此引入相应的死区，当测量到的力低于特定阈值时，力被视为零，同时增大环境的阻抗特性参数me和ce。

5.根据权利要求1所述的基于可...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨量景，石运泽，王腾悦，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：