[發明專利]一種機器人控制裝置及控制模塊

在審

• 申請號: 201710489265.6
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107414824A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 孟強;姜洪洲;侯偉欽;何景峰;張振濤;佟志忠;張輝;葉正茂;黃其濤
• 申請（專利權）人: 北京若貝特智能機器人科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種機器人控制裝置及控制模塊，該機器人控制裝置包括動平臺、靜平臺、彈簧支撐裝置、氣動肌肉、力傳感器、壓力傳感器、球鉸、轉動副、比例壓力閥；

所述動平臺安裝于所述靜平臺上面的彈簧支撐裝置上；

所述彈簧支撐裝置與所述動平臺采用帶三個自由度的所述轉動副連接；

所述氣動肌肉采用所述球鉸并聯于所述動平臺與所述靜平臺之間；

所述力傳感器與所述氣動肌肉串聯安裝于所述動平臺與所述靜平臺之間；

所述機器人控制模塊包括：基于逆動力學的自由度補償模塊、動平臺速度鎮定模塊、氣動肌肉動力學模塊、機器人運動學正解模塊；

所述機器人控制模塊采用以下步驟對機器人進行控制：

第一步，計算氣動肌肉期望出力、期望長度和期望伸縮率；

第二步，查得氣動肌肉充氣壓力期望值；

第三步，查得氣動肌肉實際伸縮率并計算實際長度；

第四步，計算機器人動平臺實際位姿；

第五步，計算氣動肌肉充氣壓力；

所述控制模塊安裝在控制箱內，控制箱體固定在所述控制裝置靜平臺上。

2.根據權利要求1所述的機器人控制裝置及控制模塊，其特征在于：所述氣動肌肉的充氣壓力由比例壓力閥控制，所述比例壓力閥配有壓力傳感器，可實時向所述控制模塊反饋氣動肌肉工作壓力。

3.根據權利要求1所述的機器人控制模塊，其特征在于：基于逆動力學的自由度補償模塊中，逆動力學的計算方法可采用牛頓—歐拉法、拉格朗日法、凱恩法、虛功原理法、微分幾何原理法、旋量對偶數法、高斯方法。

4.根據權利要求1所述的機器人控制模塊，其特征在于：所述逆動力學的自由度補償模塊中的逆動力學計算方法使用的機器人位姿參數，可選用實際位姿數據或期望位姿數據；逆動力學計算時需要分析彈簧支撐對抗力；在不考慮慣性力與科氏力的情況下，逆動力學可以簡化為只考慮重力與彈性力的逆靜力學模塊。

5.根據權利要求1所述的機器人控制模塊，其特征在于：所述動平臺速度鎮定模塊，通過對氣動肌肉實際長度進行一階高通濾波，再乘以比例因子，作為氣動肌肉的附加充氣壓力。

6.根據權利要求1所述的機器人控制裝置及控制模塊，其特征在于：所述氣動肌肉動力學模塊中力、氣壓與伸縮量的關系采用動態表格查詢的方式取得；在已知力、氣壓與伸縮量三個量中的任意兩個量查表獲得第三個量；在充分考慮氣動肌肉非線性特征的情況下，氣動肌肉的充氣壓力根據預估的伸縮量與出力動態查表獲得；氣動肌肉的實際伸縮量根據氣動肌肉的實際出力與工作壓力動態查表獲得；動態表格中的數據來自氣動肌肉的特性試驗。

7.根據權利要求1所述的機器人控制模塊，其特征在于：機器人運動學正解模塊采用牛頓拉夫遜方法、神經網絡函數映射方法實現。