[发明专利]一种遥操作系统的接触力的确定方法及系统

说明书

本发明涉及一种遥操作系统的接触力的确定方法及系统。方法包括获取主机器人当前的运动信息；所述运动信息包括运动位置及速度；根据所述主机器人当前的运动信息同步从机器人当前的运动信息；根据所述从机器人当前的运动信息确定与环境相接触得到的从端接触力；对所述从端接触力进行优化，确定优化后的从端接触力。本发明所提供的一种遥操作系统的接触力的确定方法及系统，在不同环境中遥操作系统的接触力确定的准确性和实时性。

技术领域

本发明涉及遥操作机器系统的接触力确定领域，特别是涉及一种遥操作系统的接触力的确定方法及系统。

背景技术

遥操作系统由一名操作者操作一台本地机器人通过网络控制远程机器人完成指定工作任务。遥操作技术已经被广泛应用于空间技术，深海探索，远程医疗和极限环境中。在遥操作系统应用中如果远程机器人能将外界环境的触觉信息反馈到主机器人端，操作者的临场感将得到极大的改善。临场感技术是人机交互遥操作的核心。具有临场感的遥操作机器人系统是主从式遥控机器人的一种发展，侧重于远地环境在操作者周围的再现，这需要力传感器来实现。一方面，在实际应用中，力传感器存在惯性力的影响严重、动态频率低、维间干扰较大以及体积大等问题,而且在某些恶劣环境下不允许传感器的使用。另一方面，考虑节省传感器本身昂贵成本费用的问题。因此迫切需要提出新的快速、准确的力估计方法，从而代替遥操作机器人系统对力传感器的需求。

接触力模型是对机器人末端与作业环境互相作用而产生的接触力进行的动态行为表达，其具体表达式取决于接触两物体的材料属性及两者的相互运动状态，对不同的接触材料，模型参数不一样，对差异较大的材料甚至会有不同的模型表达形式。对于系统的接触环境，接触的材料属性预先是未知的，不同的作业环境会有不同的操作对象，有些是接触较硬的材料，有些是接触较软的材料。对于这种复杂的操作环境，接触力模型应能够较准确地表达环境中任何属性材料的接触力，并能在不同材料切换时能进行快速准确的转换。

现有的KVM模型和HCM模型容易产生抖动，造成测量不稳定，并且也不适用于硬质材料间的接触环境。可见，对于不同环境的接触力的确定仍不能快速、准确的得到。

发明内容

本发明的目的是提供一种遥操作系统的接触力的确定方法及系统，提高在不同环境中遥操作系统的接触力确定的准确性和实时性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种遥操作系统的接触力的确定方法，包括：

获取主机器人当前的运动信息；所述运动信息包括运动位置及速度；

根据所述主机器人当前的运动信息同步从机器人当前的运动信息；

根据所述从机器人当前的运动信息确定与环境相接触得到的从端接触力；

对所述从端接触力进行优化，确定优化后的从端接触力。

可选的，通过Mini45力传感器确定所述从端接触力。

可选的，所述对所述从端接触力进行优化，确定优化后的从端接触力，具体包括：

获取基于接触力恢复系数的非线性接触力模型；

将非线性接触力模型转化为线性接触力模型；

利用所述线性接触力模型对所述从端接触力进行优化，确定优化后的从端接触力。

可选的，所述将所述非线性接触力模型转化为线性接触力模型，之后还包括：

对所述线性接触力模型采用最小二乘递推混合方法确定实时模型参数；

根据所述实时模型参数更新所述线性接触力模型。

一种遥操作系统的接触力的确定系统，包括：