[发明专利]基于主从空间映射的主从异构机器人通用控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于主从空间映射的主从异构机器人通用控制方法，其特征在于：该控制方法包括以下步骤：

1)根据主、从手端机器人参数，建立任意自由度的主手端机器人与任意自由度的从手端机器人之间的主从空间映射；

2)利用主从空间映射进行主从空间转换

将采集的主手端机器人的位置信号转化为运动控制信号，将运动控制信号发送到从手端机器人控制器，使从手端机器人进行运动，并且根据反馈的从手端机器人的位置信号进行闭环控制，直至从手端机器人运动达到目标位姿；运动过程中根据控制精度要求对从手端机器人进行切换；

所述主从空间转换存在以下两种情况：

①当主手端机器人的自由度大于从手端机器人的自由度时，在满足空间位置的前提下尽量使从手端机器人的姿态接近主手端机器人的姿态；

②当主手端机器人的自由度小于等于从手端机器人的自由度时，从主手端机器人要求达到的空间位置和姿态所对应的多个逆解中选择与从手端机器人当前各个关节角度相差最小的逆解来控制从手端机器人的运动；

所述控制方法还包括以下步骤：利用主从空间映射将从手端机器人的力信号通过计算进行转化，并根据转化结果对主手端机器人进行力反馈；

所述控制方法具体包括以下步骤：

①主、从端机器人相关参数的输入

输入主、从端机器人的各个连杆的长度和扭转角度、相邻连杆间的关节偏距以及各个关节的运动角度范围；

②主从端运动比例系数的选择

对默认主从端运动比例系数进行更改，默认主从端运动比例系数是根据步骤①输入的参数计算主手端机器人工作空间以及从手端机器人工作空间的大小，然后将主手端机器人工作空间与从手端机器人工作空间相比而得到的；

③是否需要选用力反馈的功能选择

经过步骤②后，确定从手端机器人在运动中是否对主手端机器人进行力反馈；

④从手端机器人的安全性检测

若检测到从手端机器人任意关节的转动将要到达奇异位置，停止从手端机器人的运动；否则，转至步骤⑤；

⑤主从空间位置转换

根据主手端机器人各个关节转动角度的信息将主手端机器人的关节空间坐标转化为笛卡尔坐标，并且根据主从端运动比例系数进行放大或缩小，然后根据从手端机器人的参数求逆解，将笛卡尔坐标值转化为关节空间坐标值，从而控制从手端机器人进行运动；

若确定需要进行力反馈，则根据从手端机器人各个关节运动的速度变化量与时间的关系求解各个关节的力矩，然后经过从手端机器人的雅克比矩阵转化到笛卡尔空间，再通过主手端机器人的逆雅克比矩阵转化为主手端机器人各个关节的力矩，或者，将从手端机器人上的力传感器的测量数据直接经过主手端机器人的逆雅克比矩阵转化为主手端机器人各个关节的力矩，将该力矩作用到主手端机器人各个关节以实现力反馈；

⑥在从手端机器人运动的过程中随时监测是否需要停止，当需要停止时设置从手端机器人停止工作，若不需要，则返回步骤④。

2.根据权利要求1所述一种基于主从空间映射的主从异构机器人通用控制方法，其特征在于：若需要对从手端机器人进行切换，则使从手端机器人首先停止，在选择好切换的模式之后再重新启动从手端机器人；切换的模式包括切换主手端机器人当前控制的从手端机器人及对主手端机器人的各个关节位置进行回零操作和/或更换主从端运动比例系数。