[發明專利]一種基于預設力誤差的機器人示教軌跡重現方法

在審

• 申請號: 202211611034.5
• 申請日: 2022-12-14
• 公開（公告）號: CN116038657A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 黃浩暉;楊辰光
• 申請（專利權）人: 佛山紐欣肯智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 廣州博聯知識產權代理有限公司 44663
• 代理人: 王洪江

1.一種基于預設力誤差的機器人示教軌跡重現方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1)、人為控制機器人末端移動，錄制示教軌跡y，學習示教軌跡y并生成動態運動基元方程的跟隨項f(x)，通過更新調整參數ω_i，使跟隨項f(x)的輸出靠近目標跟隨項f_target；

S2)、利用機器人的動力學方程定義力誤差e_f，將力誤差e_f作為控制目標，并為力誤差e_f設定約束空間，通過力耦合控制項μ(δ)控制力誤差e_f；并通過同胚映射函數，將約束空間轉換為無約束空間；

S3)、為了實現重現過程中軌跡的自適應控制，利用動態運動基元函數生成縮放項通過縮放項自適應控制實際軌跡的速度在預設的范圍內；

S4)、利用力耦合控制項μ(δ)、跟隨項f(x)、縮放項生成預設力性能的重現軌跡y_r，并由控制器PID執行。

2.根據權利要求1所述的一種基于預設力誤差的機器人示教軌跡重現方法，其特征在于：步驟S1)中，所述的示教軌跡y描述為動態運動基元方程，即：

式中，f(x)為擬合時的跟隨項，該項用于控制實際軌跡跟隨示教軌跡，由高斯核Φ(x)的線性組合和來自于正則系統的時間衰減系數x組成；y為示教點軌跡，τ為控制使用時中機器人末端運動速度的時間常數，g定義為使用示教軌跡時定義的機器人末端位置，z、分別表示經過τ放縮后的示教軌跡速度與示教軌跡加速度，α_z、β_z為PID控制器的控制參數，表示示教軌跡速度。

3.根據權利要求2所述的一種基于預設力誤差的機器人示教軌跡重現方法，其特征在于：步驟S1)中，學習示教軌跡y的過程為通過已知示教點擬合跟隨項f(x)的調整參數ω_i；軌跡開始生成時，跟隨項f(x)通過修改機器人末端加速度從而改變軌跡方向，當時間趨于無窮時，強迫跟隨項f(x)趨于0；軌跡回到指定點；所述的跟隨項f(x)表示為：

式中，ω_i表示第i個調整參數，Φ_i(x)表示第i個高斯核，調整參數與高斯核共有N個，N由用戶指定，x為時間衰減系數；

第i個高斯核Φ_i(x)的生成方式如下：

Φ_i(x)＝exp(-h_i(x-c_i)²)；

其中，h_i表示第i個高斯核的寬度、c_i分表示第i個高斯核的中心，均由用戶指定；x為時間衰減系數；

時間衰減系數x生成方式如下：

式中，表示時間衰減項，α_x為用戶指定的常數；

調整參數ω_i擬合方式如下：

式中，f_target為擬合時由已知的軌跡生成的目標跟隨項，T表示矩陣的轉置；

學習示教軌跡的過程為通過已知示教點擬合目標方程f_target；通過更新調整參數ω_i，使f(x)的輸出靠近f_target：

示教軌跡生成的過程是由已知的示教軌跡y學習f(x)使其成為目標跟隨項f_target，而重現的過程為由已知跟隨項f_target生成重現軌跡y_r；

式中，表示示教軌跡加速度。