[發明專利]一種仿生兩手指運動控制方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 201811326345.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109634406B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 徐敏;林瑞金;彭波
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊玉芳;楊唯

本發明提供了一種仿生兩手指運動控制方法、裝置及設備，方法包括：獲取搭建的仿生兩手指運動系統；根據動力學原理，生成仿生兩手指運動系統的非線性系統；基于模糊模型的表達方法，將所述非線性系統轉化為δ算子的T?S模糊系統；根據所述T?S模糊系統、預先設計的δ算子的位置誤差觀測器以及δ算子的觀測反饋觀測器，獲得誤差控制系統，并根據所述誤差控制系統構建閉環控制系統以及使得閉環控制系統鎮定；基于所述閉環控制系統以及預設的可達集控制算法對仿生兩手指運動系統進行控制，使得對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。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種仿生兩手指運動控制方法、裝置及設備。

背景技術

現在，機器人已經在人們生活中的很多方面得到了非常廣泛的應用，并且為人類做出了很多貢獻，而且機器人在不久的將來會有更廣泛的應用。

許多國家和高校都對人形機器人展開了研究，例如：日本索尼公司的機器人QRIO，波±頓動力公司人形機器人Atlas，國防科技大學的“先行者”機器人，浙江大學的“悟”“空”機器人，北京理工大學的“匯童”系列機器人等。可以說，仿人機器人發展水平代表了目前機器人學界的尖端技術和探索前沿。

機器人抓取物體是仿人機器人的一個重要研究課題。由于環境的不確定性，要求機器人抓取具有一定的抗干擾能力，以保證對物體的穩定抓取，這些均對機器人手指控制系統的性能提出了嚴格的要求。當前機器人手指抓取抗干擾大多是采用工程實踐經驗加以抑制或者補償，并無法給出保證干擾影響的定量結果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種仿生兩手指運動控制方法、裝置及設備，能夠給出保證干擾影響的定量結果。

本發明實施例提供了一種仿生兩手指運動控制方法，包括以下步驟：

獲取搭建的仿生兩手指運動系統；其中，所述仿生兩手指運動系統包括表貼式永磁同步電機、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鉸接，且所述表貼式永磁同步電機與所述仿生拇指以及所述仿生食指連接，以驅動所述仿生拇指和所述仿生食指進行協調旋轉；

根據動力學原理，生成所述仿生兩手指運動系統的非線性系統；其中，所述非線性系統包括表貼式永磁同步電機、仿生拇指、仿生食指的數學模型；且所述仿生拇指的數學模型以及仿生食指的數學模型能夠根據抓取物體的位置進行改寫；

基于模糊模型的表達方法，將所述非線性系統轉化為δ算子的T-S模糊系統；

根據所述T-S模糊系統、預先設計的δ算子的位置誤差觀測器以及δ算子的觀測反饋觀測器，獲得誤差控制系統，并根據所述誤差控制系統構建閉環控制系統以及使得閉環控制系統鎮定；

基于所述閉環控制系統以及預設的可達集控制算法對仿生兩手指運動系統進行控制，使得對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。

優選地，設所述表貼式永磁同步電機的的旋轉位置為A、仿生拇指的末端位置為T，仿生食指的末端位置為I，則所述表貼式永磁同步電機在A點處與所述仿生拇指進行連接以控制仿生拇指的旋轉，并通過桿AB、桿BC、桿CD在C點處與所述仿生食指連接，以控制仿生食指的旋轉；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，拇指和食指的長度分別為l₅、l₆。

優選地，所述表貼式永磁同步電動機的數學模型為：