[發(fā)明專利]仿人機器人初始位置精確復位系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910196798.0
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN101673116A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設計）人: 劉凱;蘇劍波;于佳;鮑瑞敏
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發(fā)明涉及一種仿人機器人初始位置精確復位系統(tǒng)，可以使仿人機器人在任意時刻自動恢復到系統(tǒng)設定的同一個精確初始位置，并可以檢測機器人各關節(jié)因機械空程和關節(jié)松動所產(chǎn)生的誤差角度值。屬于機器人控制、計算機和自動化技術領域。

背景技術

仿人機器人的目標是模仿人類能夠完成的操作。運動控制的準確性、穩(wěn)定性和靈活性直接決定仿人機器人是否能夠模仿人類運動。要實現(xiàn)仿人機器人準確、穩(wěn)定和靈活的控制，在對其進行運動控制前，就需要先將其身體各運動關節(jié)復位到一個精確的初始位置。如果仿人機器人復位后處于一個不是非常穩(wěn)定的初始位置，就有可能導致機器人在行走過程中摔倒。如果仿人機器人在每次復位后處于一個不一致的初始位置，利用這些不一致的初始位置進行行走算法效果分析時就會產(chǎn)生較大的誤差，這就對行走算法分析帶來很大的麻煩。所以一個精確的初始位置不僅是實現(xiàn)仿人機器人準確、穩(wěn)定和靈活控制的前提，而且也是進行行走算法分析的前提。

經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，目前仿人機器人初始位置復位有以下幾種方法：

第一種方法是在仿人機器人的機械結構中設計限位裝置，從而實現(xiàn)上電后復位到限位位置。但是該復位方法不僅復位精度較低，而且一旦機構發(fā)生輕微松動或變動，因累計誤差的存在無法恢復到一個一致的初始位置。

第二種方法是在電機轉(zhuǎn)動輸出軸上安裝限位開關或者電位計來檢測各關節(jié)當前角度位置，從而實現(xiàn)初始位置復位。也有采用在電機轉(zhuǎn)動輸出軸安裝高精度的光電微傳感器來提高關節(jié)角度檢測精度，從而控制電機實現(xiàn)各關節(jié)精確初始位置復位。但由于所采用的電位計、限位開關和其它角度檢測元件都必須安裝在電機輸出軸上，電機轉(zhuǎn)動時其會與電機產(chǎn)生相對運動，時間稍長就會產(chǎn)生松動，從而導致復位精度下降。所以這種復位方法需要定期進行零位調(diào)整，不僅麻煩而且費時。由于該方法一般采用開環(huán)控制，存在控制誤差，且該方法無法檢測發(fā)生松動的關節(jié)和各關節(jié)的空程誤差角度，所以在復位過程中無法每次都恢復到一個精確的初始位置。

第三種方法是通過檢測關節(jié)電機上安裝的增量碼盤的脈沖或者絕對碼盤的位置來實現(xiàn)復位，該方法雖然復位精度較高，但同樣無法檢測各關節(jié)因機械空程和關節(jié)松動所產(chǎn)生的誤差角度，由于累計誤差的存在就導致仿人機器人最終無法恢復到一個精確的初始位置。

第四種方法是韓國的Jung-Hoon?Kim、Jung-Yup?Kim和Jun-Ho?Oh等人提出的采用KHR系列仿人機器人上安裝的增量碼盤、陀螺儀和六維力傳感器，同時配合使用四種調(diào)節(jié)算法加以控制來實現(xiàn)精確復位(Jung-Hoon?K，Jung-Yup?K，Jun-Ho?O.Adjustment?of?home?posture?of?biped?humanoid?robot?using?sensoryfeedback?control.Intelligent?Robots?and?Systems，2008)。該復位方法不僅復位精度高而且能夠恢復到一個精確的初始位置。但是該復位方法依賴仿人機器人上安裝的多種傳感器，不具有通用性。而且每次復位都必須在絕對水平的金屬板上進行復位才能完全恢復到精確的初始位置，復位工作不僅麻煩而且費時。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種仿人機器人初始位置精確復位系統(tǒng)，可以使仿人機器人在任意時刻自動、快速地恢復到系統(tǒng)設定同一個精確初始位置，并可以檢測機器人各關節(jié)因機械空程和關節(jié)松動所產(chǎn)生的誤差角度值。