[發明專利]一種仿人雙臂護理機器人控制方法及系統

在審

• 申請號: 202211721627.7
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN115958601A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 陳龍;李變紅;黃宛君;湯翔林;周煒
• 申請（專利權）人: 安徽恒利增材制造科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 范奇

本發明涉及自動化控制技術領域，特別是涉及一種仿人雙臂護理機器人控制方法及系統。包括：選擇改進D?H建模法對仿人雙臂護理機器人進行建模分析，得到建模分析結果；根據建模分析結果，建立仿人雙臂護理機器人的連桿附加坐標系，得到仿人雙臂護理機器人的運動學連桿參數；根據仿人雙臂護理機器人的運動學連桿參數，得到關節的變換矩陣，從而分析仿人雙臂護理機器人的雙臂各個關節與腰關節的正運動學分析結果。本發明能夠應用于機器人上，仿人雙臂護理機器人的控制方法控制準確，并且可以對仿人雙臂護理機器人的運動進行有效的分析，使用安全可靠。采用改進D?H建模法建立護理機器人數學模型，完成了機器人雙臂各個關節與腰關節的正運動學分析。

技術領域

本發明涉及自動化控制技術領域，特別是涉及一種仿人雙臂護理機器人控制方法及系統。

背景技術

我們國家一直以來重視養老助殘類護理機器人的發展，并啟動很多相關的項目推動護理機器人事業的發展，為國內護理機器人的發展奠定了基礎。集中在各大高校以及研究院的護理機器人的研究大部分屬于一代產品，還不能真正投入到實際中使用，通常科研成果需要研發幾代以后才會有比較成熟、系統比較穩定的產品出現。

現有技術中只有少數結構比較簡單，功能單一的機器人投入醫療及家庭的使用，比如行走、攙扶機器人等。現有技術中的仿人雙臂護理機器人的控制方法不夠準確，無法對仿人雙臂護理機器人的運動進行有效的分析，因此使用過程中存在安全隱患，因此迫切需要改進。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種仿人雙臂護理機器人控制方法，包括：

S1、選擇改進D-H建模法對仿人雙臂護理機器人進行建模分析，得到建模分析結果；

S2、根據所述建模分析結果，建立所述仿人雙臂護理機器人的連桿附加坐標系，得到所述仿人雙臂護理機器人的運動學連桿參數；

S3、根據所述仿人雙臂護理機器人的運動學連桿參數，得到關節的變換矩陣，從而分析所述仿人雙臂護理機器人的雙臂各個關節與腰關節的正運動學分析結果。

在本發明的一實施例中，所述步驟S1中的選擇改進D-H建模法對仿人雙臂護理機器人進行建模分析，得到建模分析結果包括：

所述仿人雙臂護理機器人的機械臂的轉動關節，選擇轉動軸的中心線作為關節軸線，設第n個關節的軸線為J_n，第n個連桿為C_n，所述仿人雙臂護理機器人的雙機械臂的連桿長度為a_n，連桿扭轉角為α_n1；連桿的偏移量為d_n；關節扭轉角為θ_n，其中，a_n、α_n1、d_n、θ_n四個參數稱為D-H參數。

在本發明的一實施例中，所述步驟S2中的根據所述建模分析結果，建立所述仿人雙臂護理機器人的連桿附加坐標系，得到所述仿人雙臂護理機器人的運動學連桿參數包括：

S21、設置所述仿人雙臂護理機器人的各個關節軸的基礎坐標系的原點O_i固定連接在連桿C_i上；

S22、所述連桿C_i的坐標系為{J_i}，其中，坐標軸Z軸指向關節軸的軸線方向，對于直線運動軸，其軸線方向為運動軸方向；

S23、坐標系{J_i}的X軸方向與坐標系{J_i-1}的Z軸、且與坐標系{J_i}的Z軸的公垂線方向一致，建立坐標系的Y軸是根據X軸和Z軸建立，且根據右手定則確定。

在本發明的一實施例中，所述步驟S3中的根據所述仿人雙臂護理機器人的運動學連桿參數，得到關節的變換矩陣包括：