[發(fā)明專利]機(jī)器人控制方法、計算裝置和存儲介質(zhì)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010071763.0 | 申請日： | 2020-01-21 |
| 公開（公告）號： | CN111230870B | 公開（公告）日： | 2021-08-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 呂燕;潘炳偉;蔣勁峰;陳忠 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海電氣集團(tuán)股份有限公司 |
| 主分類號： | B25J9/16 | 分類號： | B25J9/16 |
| 代理公司： | 北京同達(dá)信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291 | 代理人： | 王英 |
| 地址： | 200336 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 機(jī)器人 控制 方法 計算 裝置 存儲 介質(zhì) | ||
1.一種機(jī)器人控制方法，其特征在于，所述方法包括：
獲取所述機(jī)器人的位置參數(shù)和力參數(shù)；
基于所獲取的位置參數(shù)和所述力參數(shù)，以及預(yù)先為所述機(jī)器人設(shè)計的混合自適應(yīng)阻抗控制算法，得到混合自適應(yīng)阻抗控制率，其中，所述混合自適應(yīng)控制算法是基于動力學(xué)模型以及李亞普諾夫方程設(shè)計的，且所述混合自適應(yīng)阻抗控制率包括對應(yīng)于所述機(jī)器人的位置控制子空間的內(nèi)環(huán)自適應(yīng)阻抗控制率和對應(yīng)于所述機(jī)器人的力控制子空間的外環(huán)自適應(yīng)阻抗控制率；
基于所述混合自適應(yīng)阻抗控制率動力學(xué)逆解轉(zhuǎn)換得到的控制指令自適應(yīng)控制所述機(jī)器人的運(yùn)動；
所述動力學(xué)模型為：
其中，x、分別為所述機(jī)器人實(shí)際的角位移、角速度、角加速度，F(xiàn)u為控制所述機(jī)器人運(yùn)動所需的力矩，F(xiàn)e為機(jī)器人與外部環(huán)境的相互作用力，H(x)為慣性矩陣系數(shù)，為哥白尼矩陣系數(shù)，G(x)為重力矩陣系數(shù)；
所述動力學(xué)模型線性化的模型參數(shù)的動力學(xué)方程表示為：
其中，x、分別為所述機(jī)器人實(shí)際的角位移、角速度、角加速度，α為控制率；為慣性矩陣系數(shù)H(x)的回歸值，Y表示動力學(xué)輸出，為動力學(xué)模型參數(shù)矩陣，
其中，所述動力學(xué)方程用于以所得到的混合自適應(yīng)阻抗控制率作為控制率輸入來進(jìn)行動力學(xué)逆解，并以逆解的輸出轉(zhuǎn)換得到所述控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述李亞普諾夫方程是關(guān)于所述機(jī)器人的狀態(tài)變量以及自適應(yīng)阻抗控制率的正定標(biāo)量函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述李亞普諾夫方程為：
其中，t為控制過程中的時間變量，X為所述機(jī)器人的狀態(tài)變量，XT為X的轉(zhuǎn)置，為自適應(yīng)阻抗控制率，為的轉(zhuǎn)置，Γ為正定矩陣，P為正定對稱矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述位置控制子空間內(nèi)，所述機(jī)器人的力和位置的動態(tài)方程為：
其中，xd、分別為設(shè)定的角位移、角速度、角加速度，Hd、Cd、Kd分別為設(shè)定的慣性矩陣系數(shù)、哥白尼矩陣系數(shù)和位置系數(shù)，F(xiàn)e為機(jī)器人與外部環(huán)境的相互作用力；
基于所述動態(tài)方程和所述李亞普諾夫方程，得到所述內(nèi)環(huán)自適應(yīng)阻抗控制率為：
其中，Γ為正定矩陣，Γ-1為正定矩陣Γ的逆矩陣，P為正定對稱矩陣，X為所述機(jī)器人的狀態(tài)變量，Y′為在所述位置控制子空間的動力學(xué)輸出，Y′T為Y′的轉(zhuǎn)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述位置控制子空間內(nèi)，狀態(tài)空間方程為：
其中，In為所述機(jī)器人的轉(zhuǎn)動慣量，n為機(jī)器人的維數(shù)，Md為設(shè)定的機(jī)器人質(zhì)量，Ke為外部環(huán)境力系數(shù)矩陣，X為所述機(jī)器人的狀態(tài)變量，為X的一階導(dǎo)數(shù)，為動力學(xué)模型參數(shù)矩陣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述力控制子空間內(nèi)，所述機(jī)器人的力和位置的動態(tài)方程為：
其中，xd、為設(shè)定的角位移、角速度、角加速度，Hd、Cd為設(shè)定的慣性矩陣系數(shù)、哥白尼矩陣系數(shù)，F(xiàn)d為設(shè)定的控制所述機(jī)器人運(yùn)動所需的力，F(xiàn)e為機(jī)器人與外部環(huán)境的相互作用力；
基于所述動態(tài)方程和所述李亞普諾夫方程，得到所述外環(huán)自適應(yīng)阻抗控制率為:
其中，Γ為正定矩陣，Γ-1為正定矩陣的逆矩陣，P為正定對稱矩陣，X為機(jī)器人的狀態(tài)變量，Y″為在所述力控制子空間的動力學(xué)輸出，Y″T為Y″的轉(zhuǎn)置，BT為B的轉(zhuǎn)置。
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