[發(fā)明專利]一種機(jī)器人及其力跟蹤誤差的控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710461828.0
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107263541B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃毅;李健
• 申請（專利權(quán)）人: 中山長峰智能自動化裝備研究院有限公司;中山北京理工大學(xué)研究院
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J9/16;B25J9/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開了一種機(jī)器人及其力跟蹤誤差的控制方法及系統(tǒng)。所述控制方法包括：設(shè)定期望跟蹤力；獲取實(shí)際接觸力；根據(jù)所述期望跟蹤力和所述實(shí)際接觸力確定所述力跟蹤誤差；對所述力跟蹤誤差進(jìn)行處理，得到中間量；確定所述電機(jī)期望轉(zhuǎn)動角度；在力跟蹤過程中，根據(jù)中間量、力跟蹤誤差以及機(jī)器人的特性確定電機(jī)轉(zhuǎn)動軌跡修正值；所述機(jī)器人的特性包括慣量、阻尼系數(shù)以及剛度；其中，所述剛度是根據(jù)所述中間量計(jì)算得到的；根據(jù)所述電機(jī)期望轉(zhuǎn)動角度和所述電機(jī)轉(zhuǎn)動軌跡修正值，確定實(shí)際輸入轉(zhuǎn)動角度；將所述實(shí)際輸入轉(zhuǎn)動角度輸入所述機(jī)器人。采用本發(fā)明的機(jī)器人及其力跟蹤誤差的控制方法及系統(tǒng)能夠有效的消除力跟蹤誤差，提高機(jī)器人頸椎轉(zhuǎn)動的擬合度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)器人及其力跟蹤誤差的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

旋提手法作為輔助、替代藥物治療頸椎病的有效方式被廣泛應(yīng)中醫(yī)臨床治療。但是該類手法受到操作不規(guī)范，臨床經(jīng)驗(yàn)匱乏，醫(yī)師手法水平參差不齊的影響，容易對患者產(chǎn)生組織拉傷等二次傷害，因此，設(shè)計(jì)出專用于旋提手法培訓(xùn)的機(jī)器人，對旋提手法的每個(gè)階段進(jìn)行評估。對機(jī)器人往往通過阻抗控制方式進(jìn)行控制，但是阻抗控制是通過調(diào)整參考位置間接地實(shí)現(xiàn)力控制的，阻抗控制的控制精度依賴于操作者對環(huán)境知識的精確了解，在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種因素的影響，由于環(huán)境剛度及環(huán)境位置未知都會導(dǎo)致機(jī)器人存在很大的阻抗自適應(yīng)力的力跟蹤誤差，從而導(dǎo)致機(jī)器人針對旋提手法培訓(xùn)時(shí)模擬頸椎轉(zhuǎn)動的擬合度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)器人及其力跟蹤誤差的控制方法及系統(tǒng)，以解決由于環(huán)境剛度及環(huán)境位置導(dǎo)致力跟蹤誤差大，機(jī)器人的擬合度低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種機(jī)器人，包括：電機(jī)、力矩傳感器、中央處理器，電機(jī)驅(qū)動器；

所述中央處理器與所述電機(jī)驅(qū)動器電連接，所述電機(jī)驅(qū)動器與所述電機(jī)電連接；

所述中央處理器向所述電機(jī)驅(qū)動器發(fā)送一個(gè)轉(zhuǎn)動指令，所述電機(jī)驅(qū)動器按照所述轉(zhuǎn)動指令驅(qū)動所述電機(jī)，使得所述機(jī)器人的頸部轉(zhuǎn)動；所述電機(jī)與所述力矩傳感器同軸相連；所述力矩傳感器用于接收所述機(jī)器人所受的外力并傳送到所述中央處理器；

所述中央處理器與所述力矩傳感器電連接；所述中央處理器用于對所述力矩傳感器接收到的所述機(jī)器人所受的外力進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果對電機(jī)的轉(zhuǎn)動進(jìn)行控制。

一種機(jī)器人的力跟蹤誤差的控制方法，包括：

設(shè)定期望跟蹤力；

獲取實(shí)際接觸力；所述實(shí)際接觸力為處于關(guān)節(jié)處的力矩傳感器接收的關(guān)節(jié)所受的外力；

根據(jù)所述期望跟蹤力和所述實(shí)際接觸力確定所述力跟蹤誤差；

對所述力跟蹤誤差進(jìn)行處理，得到中間量；所述中間量包括第一中間量和第二中間量；

確定所述電機(jī)期望轉(zhuǎn)動角度；

在力跟蹤過程中，根據(jù)所述中間量、所述力跟蹤誤差以及所述機(jī)器人的特性確定電機(jī)轉(zhuǎn)動軌跡修正值；所述機(jī)器人的特性包括慣量、阻尼系數(shù)以及剛度；其中，所述剛度是根據(jù)所述中間量計(jì)算得到的；

根據(jù)所述電機(jī)期望轉(zhuǎn)動角度和所述電機(jī)轉(zhuǎn)動軌跡修正值，確定實(shí)際輸入轉(zhuǎn)動角度；

將所述實(shí)際輸入轉(zhuǎn)動角度輸入所述機(jī)器人。

可選的，所述對所述力跟蹤誤差進(jìn)行處理，得到中間量，具體包括：

根據(jù)公式對所述力跟蹤誤差進(jìn)行處理，得到第一中間量；

對所述第一中間量進(jìn)行比例-積分-微分運(yùn)算，得到第二中間量；所述第二中間量為