[發(fā)明專利]類人機(jī)器人通用動(dòng)作調(diào)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410305096.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN104057452A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史豪斌;宋玉龍;劉洋洋;宋家駒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/18
• 分類號(hào): B25J9/18;G06F19/00;G06F17/50
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧朝琪

1.一種類人機(jī)器人通用動(dòng)作調(diào)試方法，其特征在于包括下述步驟：

(1)調(diào)試人員將機(jī)器人擺為一個(gè)動(dòng)作當(dāng)中的任意姿勢(shì)，定義為該動(dòng)作的初始姿勢(shì)，然后向機(jī)器人的所有舵機(jī)發(fā)送讀取舵機(jī)參數(shù)命令，獲得機(jī)器人所有的舵機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)，舵機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)包括舵機(jī)自己的ID號(hào)和舵機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值，把機(jī)器人該動(dòng)作的初始姿勢(shì)時(shí)舵機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值叫做初始角度值；

(2)調(diào)試人員將機(jī)器人的動(dòng)作擺為步驟(1)中該動(dòng)作的最后一個(gè)姿勢(shì)，定義該姿勢(shì)為動(dòng)作的結(jié)束姿勢(shì)，然后再次向機(jī)器人的所有舵機(jī)發(fā)送讀取舵機(jī)參數(shù)命令，獲得機(jī)器人動(dòng)作結(jié)束時(shí)所有的舵機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)，把機(jī)器人動(dòng)作結(jié)束姿勢(shì)時(shí)舵機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值叫做結(jié)束角度值；

(3)調(diào)試人員設(shè)定該動(dòng)作從開始到結(jié)束所需要的時(shí)間為T，為了方便后續(xù)計(jì)算，我們假定動(dòng)作開始的時(shí)刻為t₀，則動(dòng)作結(jié)束的時(shí)刻為t₀+T；

(4)分別對(duì)機(jī)器人每一個(gè)舵機(jī)的初始角度值和結(jié)束角度值進(jìn)行三次樣條插值處理，三次樣條插值約束條件選為轉(zhuǎn)角邊界條件，轉(zhuǎn)角邊界條件如下：

s′(t0+0)=m0s′(t0+T-0)=mn---(1)]]>

s(t)為插值后的機(jī)器人舵機(jī)角度值對(duì)時(shí)間t的函數(shù)，s'(t)為s(t)對(duì)時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)，公式(1)中，t₀+0是一種逼近t₀右極限的表示方法，即在時(shí)間軸t上無限向右逼近t₀，相應(yīng)的t₀+T-0為在時(shí)間軸t上無限向左逼近t₀+T，所以s'(t₀+0)為機(jī)器人舵機(jī)角度值在t₀+0時(shí)刻的導(dǎo)數(shù)值，假設(shè)這個(gè)值為m₀，而s'(t₀+T-0)為機(jī)器人舵機(jī)角度值在t₀+T-0時(shí)刻的導(dǎo)數(shù)值，假設(shè)這個(gè)值為m_n；

(5)m₀和m_n值的計(jì)算公式為：

m0=s(t0+T)-s(t0)Tmn=s(t0+T)-s(t0)T---(2)]]>

公式(2)中s(t₀)為舵機(jī)初始角度值，s(t₀+T)為舵機(jī)結(jié)束角度值；

(6)由步驟(4)和步驟(5)可以得到三次樣條插值而成的機(jī)器人舵機(jī)角度值對(duì)于時(shí)間的平滑曲線，設(shè)置k值，k為機(jī)器人完成這個(gè)動(dòng)作所需要播發(fā)的幀數(shù)據(jù)組數(shù)，k≥2，將動(dòng)作所需的時(shí)間k-1等分，每一份時(shí)間為T/(k-1)，則每個(gè)時(shí)間等分點(diǎn)處的舵機(jī)角度值為將每個(gè)時(shí)間等分點(diǎn)處的舵機(jī)角度值以及該等分時(shí)間點(diǎn)的舵機(jī)的ID號(hào)存儲(chǔ)起來形成原始舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)；

(7)將步驟(6)得到的原始舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)按照如下方式播發(fā)：如果機(jī)器人在時(shí)間播發(fā)舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)，每一個(gè)T/(k-1)時(shí)刻為一幀，則在時(shí)間時(shí)刻，機(jī)器人播發(fā)一組舵機(jī)讀回指令，用來讀取機(jī)器人在時(shí)刻的舵機(jī)角度值以及舵機(jī)的ID號(hào)，獲得機(jī)器人的舵機(jī)位置，也稱為機(jī)器人的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)，并保存讀取的機(jī)器人的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)；保存之后播發(fā)下一幀舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)，直至所有舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，同時(shí)也得到了在每一個(gè)時(shí)間等分點(diǎn)處的舵機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；

(8)比較步驟(6)中所獲得的原始舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)和步驟(7)中所獲得的舵機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，即比較兩者的舵機(jī)角度值的大小，如果原始舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)大于舵機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，則增加此處的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)，如果原始舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)小于舵機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，則減小此處的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)；減小或增加后的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)為新的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算方式為：

新的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)＝(實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)+原始舵機(jī)數(shù)據(jù))/2；

(9)步驟(8)計(jì)算出新的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)后，用新的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)代替步驟(6)中的原始舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)，重復(fù)執(zhí)行步驟(7)和步驟(8)，直至機(jī)器人舵機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和步驟(6)中三次樣條插值得到的舵機(jī)原始目標(biāo)數(shù)據(jù)之間的舵機(jī)角度小于等于1度，將舵機(jī)角度小于等于1度時(shí)機(jī)器人的舵機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)保存，即機(jī)器人機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)一個(gè)動(dòng)作調(diào)試完畢，獲得一組最優(yōu)動(dòng)作數(shù)據(jù)。