[發明專利]基于主端機的力反饋控制器校正反饋力的方法

無效

• 申請號: 201410075986.9
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103869773A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 胡凌燕;辛勇;鄒艷妮;徐少平;劉小平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 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，尤其涉及有時延和力反饋的主從遙操作系統主從機器人控制技術中基于主端機的力反饋控制器校正反饋力的方法。

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。主從遙操作系統即在主端機操作者操作主端機處的機器人進行一個動作，在遠處任務現場從端機處的機器人跟隨主端機處的機器人進行相同的動作，并與任務現場的環境接觸，為了使操作者有身臨其境的感覺，需要將從端機處的機器人與環境交互的信息傳遞到主端機上，讓操作者感知到。如果從端機處的機器人與主端機處的機器人速度及受到的反饋力是完全一樣的，則相應的遙操作是透明的。由于主從遙操作系統操作機器人之間通過網絡連接，其間的數據通信存在有一定的時延。這種時延會引起帶力反饋的主從遙操作系統不穩定。

在實際應用過程中，尤其是從端機器人在水下作業或從端機器人與環境交互時，從端機處的機器人受到的作用力通常是阻礙其運動的。如果主從遙操作系統完全透明，主端機與從端機各處的機器人的運動和受到作用力與從端機處的機器人完全一致，因此傳遞到主端機的作用力與其處的機器人的運動方向也相反。但在實際應用中由于網絡數據傳輸存在時延，傳遞到主端機處的機器人上的作用力可能不是阻礙其運動，而與其運動方向相同，這樣就使本來是負反饋的控制變成正反饋，造成整個遙操作系統的不穩定。

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，提供一種基于主端機的力反饋控制器校正反饋力的方法，旨在解決反饋到主端機滯后的反饋力致使主端機產生不正確運動，造成主從遙操作系統不穩定的技術問題。

為了實現本發明的目的，本發明采用的技術方案為：

設計一種基于主端機的力反饋控制器校正反饋力的方法，所述力反饋控制器進行力反饋的校正包括如下步驟：設定v_m為主端機檢測到的主端機器人的速度，????????????????????????????????????????????????為從端機傳遞到主端機的作用力；

①???力反饋控制器接收主端機器人的速度信號v_m及從端機傳遞到主端機的作用力信號；

②???力反饋控制器判斷接收到的傳遞到主端機的作用力和主端機器人的速度v_m一致時，力反饋控制器將作用力過濾掉；不一致時進行步驟③；

③???力反饋控制器判斷接收到的傳遞到主端機的作用力和主端機器人的速度v_m不一致時，力反饋控制器將作用力保持不變輸出。

所述步驟②、③相應的力反饋控制器按下式執行：。

本發明的有益效果在于：

本發明在主從遙操作系統的主端機上設計一個力反饋控制器，它根據主端機反饋的運動方向和從端機反饋到其上的作用力方向判斷引起系統不穩定的反饋力是否需要過濾當前時刻的反饋力；其的優點在于不需要測量和估算操作者施加的力，僅需要確定傳遞到主端機的作用力和主端機的運動速度即可。在實際應用中本發明的力反饋控制方法很容易實現，且能夠在保證系統穩定的同時，提高主從遙操作系統的透明性；而且解決了有時延條件下主從遙操作系統中由于反饋力引起的系統不穩定問題，在提高主從遙操作系統穩定性的同時，改善了主從遙操作系統的透明性。且能應用于在任意時延下的主從遙操作系統操作機器人與環境接觸時的控制，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。

附圖說明

圖1為基于本力反饋控制器的校正方法所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：

實施例：一種基于主端機的力反饋控制器校正反饋力的方法；該方法應用于的主端機包括主端機器人、主端機器人內部的主端控制計算機及力反饋控制器；從端機包括從端機器人、從端機器人內部的從端控制計算機及從端速度跟蹤控制器；主端機與從端機建立網絡通信。

所述力反饋控制器進行力反饋的校正包括如下步驟：設定v_m為主端機檢測到的主端機器人的速度，為從端機傳遞到主端機的作用力；

①力反饋控制器接收主端機器人的速度信號v_m及從端機傳遞到主端機的作用力信號；