[發明專利]基于從端本地數據的波變量位移跟蹤控制方法

無效

• 申請號: 201410075423.X
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103862473A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 胡凌燕;徐少平;程強強;賴蘋華;劉小平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G06F19/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及遠程主從遙操作系統操作機器人控制技術領域，尤其涉及有時延的波變量主從遙操作系統操作機器人跟蹤控制技術中基于從端本地數據的波變量位移跟蹤控制方法。

背景技術

主從遙操作系統的工作模式是可以將人手延伸到人類很難到達或是對人有害的環境中去執行任務。但是主從遙操作系統操作機器人之間進行數據通信時之間存在有一定的時延。這種時延會導致主從遙操作系統的不穩定。而波變量轉換能夠解決主端機、從端機之間因數據通信時延導致的系統不穩定的問題，并能獲得任意時延下的穩定遙操作。但是波變量的轉換會引起從端機的速度命令信號偏離主機械臂的速度，從而造成從端機的實際速度偏離主端機的速度，而且隨著時延的增大，相應的速度偏離也將增大。在通信時延為T的波變量主從遙操作系統中，從端機的速度命令為：

。

而理想的速度命令信號是滯后且經過濾波的主端機的機器人的速度信號，即：。

從端機的速度命令信號與理想的速度命令信號之間的偏差為：

_，。；

這偏差是由于波變換引起的，最后將導致主從端機器人的實際速度產生偏差。本發明的主要目的在于解決有時延條件下，波變量引起的主從遙操作機器人之間的跟蹤偏差問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，適應現實需要，提供一種基于從端本地數據的波變量位移跟蹤控制方法，旨在解決有時延條件下，波變量主從遙操作系統引起的跟蹤偏差的技術問題。

為了實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案為：

設計一種基于從端本地數據的波變量位移跟蹤控制方法，設定主端機的速度為，主端機接收到操作者對其的力反饋信號為f_mc，從端機產生的速度命令信號為,從端機中速度PI控制器輸出的用于控制從端機的作用力信號為；包括以下步驟：???

①??主端機中的主端波變換控制器接收主端機的速度信號及力反饋信號f_mc，并將兩者進行波變換產生主端前向波變量；

②?從端機接收來自于主端機所產生的主端前向波變量并輸入至波變換濾波器中將其轉換為前向波變量；

③?從端機的前向波變量校正器接收來自于波變換濾波器產生的前向波變量信號，將其進行校正后輸出波變量；

④?將波變量經過逆波變換，產生的從端機的速度命令信號；

⑤?從端機中的速度PI控制器接收步驟中速度命令信號和實時檢測的從端機的速度信號，產生從端機的作用力。

上述步驟中的主端波變換控制器輸出的主端前向波變量滿足：。

上述步驟中的波變換濾波器為。

上述步驟中所述逆波變換滿足：.?其中。????將從端機產生的速度命令信號和從端機產生的力反饋信號信號經過波變換得到從端反饋波變量；所述從端反饋波變量滿足：；將，和分別經過拉氏變換為、、；所述步驟、中的、信號與信號經過拉氏變換后的、、與拉氏變換后的信號滿足：

。

在上述步驟中的前向波變量校正器和步驟中的逆波變換作用下，從機器人的速度命令信號。

上述速度PI控制器比例系數為B，積分系數為K。

本發明的有益效果在于：

本發明的方法是針對有時延的波變量主從遙操作系統，根據從端機的本地數據，設計前向波變量校正器對波變量主從遙操作系統的主從速度偏差進行補償，使從端機的速度和位移都能準確地跟蹤主端機的速度和位移，以提高主從遙操作系統的穩定性及跟蹤性能。

本發明的特點是構成前向波變量校正器的數據都來源于從端機本地數據，容易實現；相應的前向波變量校正器能夠實現從端機速度命令信號成為理想的速度命令信號，即滯后且經過濾波的主端機的速度信號，以提高位移跟蹤的準確性，而且能應用于在任意時延下的主從遙操作機器人控制，包括地面精確實時遙控太空或深海的機器人或機器臂完成異物清除，設備修理等操作。

基于本發明的方法使得從端機的實際速度跟蹤于濾波和滯后的主端機實際速度。消除了波變換引起的主從遙操作系統存在的跟蹤偏差，同時又繼承波變換能保證任意時延下主從遙操作系統無源性即穩定性的特點。

附圖說明

圖1為基于本發明的波變量主從遙操作系統位移跟蹤控制器設計的主從遙操作系統示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：