[發明專利]一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法

在審

• 申請號: 202011440272.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112659120A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 榮學文;趙昊寧;馬昕;李貽斌;李明;宋銳;田國會
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

1.一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，包括：

建立液壓作業機械臂DH坐標系，獲取連桿參數，并得到各連桿間的旋轉變換矩陣；

基于旋轉變換矩陣計算液壓作業機械臂雅可比矩陣；

根據主操作臂末端位姿信息計算從操作臂末端位姿，并根據從操作臂受力信息反饋至主操作臂，以建立主從遙操作控制模型；

根據主操作臂、從操作臂之間的力信息交互，并基于雅可比矩陣建立力反饋控制模型。

2.根據權利要求1所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，建立液壓作業機械臂主從遙操作控制模型的方法為：

控制主操作臂，使其末端運動到期望的位姿P_M，主操作臂控制器獲取角度信息并計算各關節的角度值

從操作臂控制器獲取角度值，根據主操作臂、從操作臂末端位置比例K_P得到從操作臂末端期望的位姿并計算從操作臂各關節的角度值從操作臂控制器控制從操作臂各關節運動到位姿P_S。

3.根據權利要求2所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，主操作臂運動到位姿P_M時，通過角位移傳感器獲取主操作臂各關節的角度θ_M；主操作臂控制器通過AD轉換器讀取角位移傳感器的輸出值，計算得出各關節此時的角度值

4.根據權利要求2所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，從操作臂控制器基于角度值并根據主操作臂正運動學計算出主操作臂末端位置

得出從操作臂末端期望的位姿后，通過從操作臂運動學逆解計算得出從臂各關節的角度值

5.根據權利要求2所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，當從操作臂受力F_S時，計算出力矩計算出從操作臂末端受力并根據主操作臂、從操作臂末端力比例K_F計算出期望的主操作臂末端力

6.根據權利要求5所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，以各關節力矩作為給定值，通過主操作臂控制器控制主操作臂各關節力矩，進而使主操作臂末端產生對應力F_M。

7.根據權利要求5所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，通過從操作臂逆雅可比矩陣計算出從操作臂末端受力通過主操作臂雅可比矩陣J_M計算出與之相對應的各關節力矩

8.根據權利要求1所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，建立液壓作業機械臂力反饋控制模型的方法為：

主操作臂向從操作臂發送關節位置控制信號，從操作臂通過空間位置匹配進行位置控制；從操作臂獲取三維力，然后將末端三維力通過轉換得到主操作臂關節扭矩，并發送至主操作臂控制器。

9.根據權利要求8所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，從操作臂在進行力反饋時，首先通過三維力傳感器檢測末端三維力，然后通過坐標轉換將末端三維力由末端坐標系轉換到基坐標系中；將轉化后的三維力經過從操作臂和主操作臂的匹配，通過主操作臂力雅克比計算得到關節驅動力τ。

10.根據權利要求9所述的一種液壓作業機械臂的主從遙操作及力反饋控制方法，其特征在于，計算出主操作臂各個關節扭矩τ之后，將其按照設定比例發送至主操作臂控制端。