[发明专利]机器人的人机协作控制方法、装置和机器人

说明书

本申请实施例提供一种机器人的人机协作控制方法、装置和机器人，该方法应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，其中在负载接触面的法线方向上设有导纳力控模式，该方法包括：在依据导纳力控模式控制每个机械臂末端在沿法线方向上的实际接触力达到期望作用力的情况下，检测外界施加的外力，及根据每个机械臂末端在各个运动方向上受到的外力分量依据对应运动方向上的控制模式计算对应方向上的位置偏移量，每个运动方向上的位置偏移量用于共同响应负载跟随操作。本申请可以实现多个机械臂对负载的共同夹持操作的情况下，同时实现负载随人手移动并使负载停留在所需的位置，从而实现人机协作。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人的人机协作控制方法、装置和机器人。

背景技术

通常地，人形机器人作为服务机器人出现在生产生活场景中时，不可避免的存在人机交互、协同作业的场景。例如小朋友做手工时，机器人进行辅助，如双手夹持拿起架子上的手工材料盒，并移动到小朋友做手工的桌子旁边，当小朋友需要用到材料盒中的某件工具时，小朋友通过轻轻拖动机器人夹持材料盒的手，使机器人夹持材料盒移动到小朋友需要的位置，并保持在此位置或者回到初始位置等等。

然而，上述简单的应用场景却面对很多技术挑战，例如，在采用离线编程的机器人位置控制时，很难匹配人机协作时人意图动作在时间和空间位置上的随机性和不可预知性。又或者，机器人双臂在协同夹持负载时，需要保证负载不会掉落而造成物损甚至人的意外伤害等。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种机器人的人机协作控制方法、装置和机器人。

本申请的实施例提供一种机器人的人机协作控制方法，应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，所述不同运动方向包括负载接触面的法线方向，所述法线方向设有导纳力控模式，所述多个机械臂能用于当接触负载时在所述法线方向上受到方向相反的作用力，所述方法包括：

在依据所述导纳力控模式控制每个机械臂末端在沿所述负载接触面的法线方向上的实际接触力达到期望作用力的情况下，检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或所述负载上的外力；

若存在外力，则根据每个机械臂末端在各个运动方向上受到的外力分量依据对应运动方向上的控制模式计算对应方向上的位置偏移量，根据对应机械臂在每个运动方向上的位置偏移量和受到所述外力时的初始位置控制所述对应机械臂进行运动以响应负载跟随操作。

在一种实施例中，所述检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或所述负载上的外力之前，所述方法还包括：

在控制对应机械臂末端保持与所述期望作用力相等的实际接触力的情况下，依据预设规划路线控制所有机器臂运动到目标位置。

在一种实施例中，所述不同运动方向包括与所述负载接触面的法线方向垂直的重力方向、与所述重力方向和所述法线方向分别垂直的另一方向，所述重力方向和所述另一方向上各自设有导纳阻抗模式或导纳拖动模式，每个机械臂末端在所述重力方向上和所述另一方向上设有对应的预设阈值；

计算对应机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上的位置偏移量，包括：

根据对应机械臂末端在重力方向或另一方向上受到的外力分量与对应的预设阈值之间的差值依据对应方向上的控制模式计算所述对应机械臂末端在重力方向或另一方向上的位置偏移量。

在一种实施例中，在所述导纳阻抗模式下，当检测到外力分量消失预定时间时，控制所述机械臂末端在对应运动方向上返回至受到外力分量时的初始位置；

在所述导纳拖动模式下，当检测到外力分量消失时，控制所述机械臂末端在对应运动方向上停留在当前位置。

在一种实施例中，所述导纳力控模式的控制方程为：