[發(fā)明專(zhuān)利]一種仿生兩手指運(yùn)動(dòng)控制方法、裝置及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811326345.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109634406B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐敏;林瑞金;彭波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)理工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/01
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/01
• 代理公司: 廈門(mén)智慧呈睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊玉芳;楊唯

1.一種仿生兩手指運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取搭建的仿生兩手指運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；其中，所述仿生兩手指運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括表貼式永磁同步電機(jī)、仿生拇指和仿生食指；所述仿生拇指和所述仿生食指各有一個(gè)鉸接，且所述表貼式永磁同步電機(jī)與所述仿生拇指以及所述仿生食指連接，以驅(qū)動(dòng)所述仿生拇指和所述仿生食指進(jìn)行協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)；

根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理，生成所述仿生兩手指運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的非線性系統(tǒng)；其中，所述非線性系統(tǒng)包括表貼式永磁同步電機(jī)、仿生拇指、仿生食指的數(shù)學(xué)模型；且所述仿生拇指的數(shù)學(xué)模型以及仿生食指的數(shù)學(xué)模型能夠根據(jù)抓取物體的位置進(jìn)行改寫(xiě)；

基于模糊模型的表達(dá)方法，將所述非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為δ算子的T-S模糊系統(tǒng)；

根據(jù)所述T-S模糊系統(tǒng)、預(yù)先設(shè)計(jì)的δ算子的位置誤差觀測(cè)器以及δ算子的觀測(cè)反饋觀測(cè)器，獲得誤差控制系統(tǒng)，并根據(jù)所述誤差控制系統(tǒng)構(gòu)建閉環(huán)控制系統(tǒng)以及使得閉環(huán)控制系統(tǒng)鎮(zhèn)定；

基于所述閉環(huán)控制系統(tǒng)以及預(yù)設(shè)的可達(dá)集控制算法對(duì)仿生兩手指運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使得對(duì)仿生拇指與仿生食指的位置的追蹤誤差被控制在給定的精度范圍內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生兩手指運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，設(shè)所述表貼式永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置為A、仿生拇指的末端位置為T(mén)，仿生食指的末端位置為I，則所述表貼式永磁同步電機(jī)在A點(diǎn)處與所述仿生拇指進(jìn)行連接以控制仿生拇指的旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)桿AB、桿BC、桿CD在C點(diǎn)處與所述仿生食指連接，以控制仿生食指的旋轉(zhuǎn)；其中，線段AD位于x軸上；桿AB與x軸的夾角為桿BC與x軸的夾角為δ，桿DC與x軸的夾角為ψ，∠IDC的角度為ε，∠TAB的角度為θ，AD的距離為l₄，拇指和食指的長(zhǎng)度分別為l₅、l₆。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生兩手指運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述表貼式永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型為：

其中，T_L是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，ω是電磁旋轉(zhuǎn)角速度，i_qs是q軸的電流，V_qs是q軸的電壓，i_ds是d軸的電流，V_ds是d軸的電壓，k₁～k₆是電動(dòng)機(jī)的參數(shù)；

設(shè)仿生拇指的尾端位置T(x_T,y_T)，仿生食指的尾端位置I(x_I,y_I)，則有：

和

其中，A點(diǎn)是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，那么它的角度為：

對(duì)x_T，y_T，x_I，y_I進(jìn)行求導(dǎo)后得到：

和

定義其中表示抓取物體的位置，改寫(xiě)得到：

和

根據(jù)表貼式永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型、所述仿生拇指以及仿生食指改寫(xiě)后的數(shù)學(xué)模型得到所述仿生兩手指運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的非線性系統(tǒng)：