[發(fā)明專利]機器人控制方法、裝置和面-面接觸模型構建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010637413.6
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111716361B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 王岳嵩;趙明國;熊友軍
• 申請（專利權）人: 深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 梁韜

1.一種機器人控制方法，其特征在于，包括：

確定機器人與外界環(huán)境產(chǎn)生接觸的若干接觸面；

根據(jù)各所述接觸面的相關參數(shù)確定各所述接觸面對應的點陣模型；

將所述點陣模型中的每個點作為一碰撞點均勻分布在對應的接觸面上，基于球-面接觸模型在每一所述碰撞點處分別進行分析以獲得所述對應的接觸面在各碰撞點處的動力學數(shù)據(jù)；

分別將所述對應的接觸面的所有碰撞點處的動力學數(shù)據(jù)在所述對應的接觸面坐標系原點進行合成，得到每一所述接觸面的合成動力學數(shù)據(jù)；

基于所述合成動力學數(shù)據(jù)對所述機器人進行控制；

其中，所述基于球-面接觸模型在每一所述碰撞點處分別進行分析以獲得所述對應的接觸面在各碰撞點處的動力學數(shù)據(jù)包括：

將所述機器人在每一所述碰撞點處的所述接觸面作為所述球-面接觸模型中的碰撞球，將所述外界環(huán)境中的被接觸對象作為所述球-面接觸模型中的碰撞面；獲取對應時刻所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象各自的位置和速度；根據(jù)所述球-面接觸模型預設的球面接觸關系計算所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象在對應碰撞點處產(chǎn)生的接觸力；根據(jù)所述接觸力計算所述機器人的所述接觸面和所述被接觸對象各自的當前加速度；根據(jù)所述當前加速度計算下一時刻所述機器人的所述接觸面和所述被接觸對象各自的位置和速度。

2.根據(jù)權利要求1所述的機器人控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述球-面接觸模型預設的球面接觸關系計算所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象在對應碰撞點處產(chǎn)生的接觸力包括：

分別通過彈簧阻尼算法和庫倫摩擦定律計算所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象在對應碰撞點處產(chǎn)生的碰撞力和摩擦力；

根據(jù)所述對應碰撞點到所述接觸面的坐標系原點的位置矢量和所述摩擦力計算所述接觸面與所述被接觸對象產(chǎn)生的摩擦力矩。

3.根據(jù)權利要求2所述的機器人控制方法，其特征在于，所述彈簧阻尼算法如下：

其中，f_collision表示產(chǎn)生的碰撞力；k表示彈簧剛度；b表示阻尼系數(shù)；z表示所述機器人的所述接觸面在所述被接觸對象所在坐標系的Z方向下的嵌入深度；表示所述接觸面在Z方向上的嵌入速度。

4.根據(jù)權利要求3所述的機器人控制方法，其特征在于，所述庫倫摩擦定律如下：

f_friction＝μ·f_collision；μ＝f(v_xy,k_kinematic,k_static)；

所述摩擦力矩T_friction滿足：

其中，f_friction表示產(chǎn)生的摩擦力；μ表示摩擦系數(shù)；k_kinematic表示動摩擦系數(shù)；k_static表示靜摩擦系數(shù)；r表示對應碰撞點到所述機器人的所述接觸面的坐標系原點的距離；v_xy和α分別為所述機器人的所述接觸面在所述被接觸對象的水平方向上的滑動速度和滑動方向角。

5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的機器人控制方法，其特征在于，所述機器人的所述接觸面設有傳感器，所述傳感器用于對所述接觸面進行動力學參數(shù)測量，基于所述合成動力學數(shù)據(jù)對所述機器人進行控制之前，所述方法還包括：

計算所述接觸面中所有碰撞點到所述接觸面的坐標系原點的動力學合成值，將所述動力學合成值與所述傳感器的測量輸出值進行比較以用于根據(jù)比較結果執(zhí)行相應操作。