[發(fā)明專利]一種機器人及其力跟蹤誤差的控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107263541B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 黃毅;李健
• 申請（專利權）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: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開了一種機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：設定期望跟蹤力；獲取實際接觸力；根據(jù)所述期望跟蹤力和所述實際接觸力確定所述力跟蹤誤差；對所述力跟蹤誤差進行處理，得到中間量；確定所述電機期望轉動角度；在力跟蹤過程中，根據(jù)中間量、力跟蹤誤差以及機器人的特性確定電機轉動軌跡修正值；所述機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)所述中間量計算得到的；根據(jù)所述電機期望轉動角度和所述電機轉動軌跡修正值，確定實際輸入轉動角度；將所述實際輸入轉動角度輸入所述機器人。采用本發(fā)明的機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，提高機器人頸椎轉動的擬合度。

技術領域

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

背景技術

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中醫(yī)臨床治療。但是該類手法受到操作不規(guī)范，臨床經驗匱乏，醫(yī)師手法水平參差不齊的影響，容易對患者產生組織拉傷等二次傷害，因此，設計出專用于旋提手法培訓的機器人，對旋提手法的每個階段進行評估。對機器人往往通過阻抗控制方式進行控制，但是阻抗控制是通過調整參考位置間接地實現(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，在實際應用中，由于各種因素的影響，由于環(huán)境剛度及環(huán)境位置未知都會導致機器人存在很大的阻抗自適應力的力跟蹤誤差，從而導致機器人針對旋提手法培訓時模擬頸椎轉動的擬合度低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種機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)境位置導致力跟蹤誤差大，機器人的擬合度低的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種機器人，包括：電機、力矩傳感器、中央處理器，電機驅動器；

所述中央處理器與所述電機驅動器電連接，所述電機驅動器與所述電機電連接；

所述中央處理器向所述電機驅動器發(fā)送一個轉動指令，所述電機驅動器按照所述轉動指令驅動所述電機，使得所述機器人的頸部轉動；所述電機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器人所受的外力進行處理，并根據(jù)處理結果對電機的轉動進行控制。

一種機器人的力跟蹤誤差的控制方法，包括：

設定期望跟蹤力；

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

根據(jù)所述期望跟蹤力和所述實際接觸力確定所述力跟蹤誤差；

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

確定所述電機期望轉動角度；

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器人的特性確定電機轉動軌跡修正值；所述機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)所述中間量計算得到的；

根據(jù)所述電機期望轉動角度和所述電機轉動軌跡修正值，確定實際輸入轉動角度；

將所述實際輸入轉動角度輸入所述機器人。

可選的，所述對所述力跟蹤誤差進行處理，得到中間量，具體包括：

根據(jù)公式對所述力跟蹤誤差進行處理，得到第一中間量；

對所述第一中間量進行比例-積分-微分運算，得到第二中間量；所述第二中間量為