[发明专利]一种推拿机器人力位控制方法

权利要求书

1.一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、对推拿机器人的路径规划进行规划，同时设定不同的推拿手法；利用具有透传功能的协作机器人将运动路径点提前存入透传缓存队列；

步骤2、选定推拿手法，获取当前位置用户坐标系坐标，并对其进行转换，得到协作机器人基坐标系坐标；

步骤3、将协作机器人基坐标系坐标反解得到协作机器人的关节坐标系坐标，并将关节坐标系坐标输入到缓存队列，若达到目标点，则协作机器人关闭透传功能，若没有达到目标点，则对应手法控制器对协作机器人进行控制，基于三轴力传感器反馈值更新运动目标点的用户坐标系坐标，获取修正坐标，计算得到协作机器人基坐标系坐标，最终直至到达目标点。

2.根据权利要求1所述的一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于，在步骤1之前进行坐标系设定，且设定方法为，设定协作机器人用户坐标系z轴和三轴力传感器x轴、协作机器人用户坐标系x轴和三轴力传感器y轴、协作机器人用户坐标系y轴和三轴力传感器z轴设定重合，且协作机器人用户坐标系z轴与推拿床平面保持垂直，则有

，

代表三轴力传感器x轴，代表协作机器人用户坐标系x轴，三轴力传感器y轴，代表协作机器人用户坐标系y轴，代表三轴力传感器z轴，代表协作机器人用户坐标系z轴；

可得三轴力传感器中的读数和实际的人机交互力之间关系为，

，

代表三轴力传感器受力在x轴方向上的分量，代表人机交互力在x轴方向上的分量，代表三轴力传感器受力在y轴方向上的分量，代表人机交互力在y轴方向上的分量，代表三轴力传感器受力在z轴方向上的分量，代表人机交互力在z轴方向上的分量，表示推拿头以及推拿头切换器的重力。

3.根据权利要求1所述的一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于，所述推拿手法的包括按压手法、点手法和平推手法。

4.根据权利要求3所述的一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于，所述按压手法为有规律的起伏上下移动的按压手法，该控制方法是，通过阈值控制器对协作机器人进行控制，通过三轴力传感器对推拿压力进行检测，而当推拿力的数值超过设定的上界值时，立刻改变推拿头的运动方向，让推拿力逐渐降低；而当推拿力的数值降到下界以下时，则再次改变其运动方向，增大对背部肌肉的按压，推拿力逐渐增大。

5.根据权利要求3所述的一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于，所述点手法和平推手法是利用增量式PID控制器和模糊控制器结合起来形成模糊PID控制器来控制的，所述模糊PID控制器的控制方法是，设定期望阈值，

当三轴力传感器检测到的输入力的偏差小于期望阈值时，则保持原控制量，并输出用户坐标系Z轴位移；

当三轴力传感器检测到的输入力的偏差不小于期望阈值时，则得到当前误差与误差变化率；将误差与误差变化率作为模糊控制器的输入，并依次进行模糊化、模糊推理以及去模糊化处理，得到增量式PID控制器的三个参数的修正量、、，增量式PID控制器根据修正量、、计算并输出控制量；当控制量没有越界时，则更新透传队列，并输出用户坐标系Z轴位移；而当控制量越界时，将输出修改为上界，同时更新透传队列，并输出用户坐标系Z轴位移。

6.根据权利要求5所述的一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于，所述的增量式PID的控制算法是，

式中为控制纠正量，、、分别是增量式PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数，、和是当前轮次、前一轮次的控制量误差和前两轮次的误差。

7.根据权利要求5所述的一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于，所述误差与误差变化率的模糊化过程为，

，

，

，，为增量式PID控制器的三个参数、、修正量的量化因子，、、为常数、，，也为常数。

8.根据权利要求5所述的一种推拿机器人力位控制方法，其特征在于，所述的去模糊化的算法是，

式中，为模糊量的隶属度，为模糊论域中的模糊量，即、和，随后再根据输出量的量化因子解出，最终作用于增量式PID控制器的三个参数，

，

式中，、、为原增量式PID控制器的参数，

对透早传队列中每两个点在用户坐标系Z轴上的进给量设定上界，即：

式中，表示最终的真实用户坐标系Z轴位移。