[发明专利]主从机器人的柔顺控制方法、系统、电子设备及存储介质

权利要求书

1.一种主从机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述柔顺控制方法包括：

获取主端机器人的环境力；

将所述环境力输入到所述主端机器人的关节状态预测模型以得到所述主端机器人的主关节位置增量；所述关节状态预测模型基于阻抗控制模型和机器人动力学模型构建得到；

将所述主关节位置增量作为从关节位置增量映射到从端机器人的关节以控制所述从机器人。

2.如权利要求1所述的柔顺控制方法，其特征在于，获取主端机器人的环境力的步骤包括：

利用六维力传感器获取所述主端机器人末端的环境力和环境力矩；所述六维力传感器设置于所述主端机器人的末端。

3.如权利要求2所述的柔顺控制方法，其特征在于，在利用六维力传感器获取所述主端机器人末端的环境力和环境力矩的步骤之前，所述柔顺控制方法包括：

获取设置所述六维力传感器后的所述主端机器人的初始末端负载、空间位姿、多组测得力和测得力矩以计算所述六维力传感器的初始力和初始力矩；

所述利用六维力传感器获取所述主端机器人末端的环境力和环境力矩的步骤包括：

根据当前测得力和测得力矩、所述初始力和初始力矩确定当前环境力和当前环境力矩。

4.如权利要求2所述的柔顺控制方法，其特征在于，将所述环境力输入到所述主端机器人的关节状态预测模型的步骤之前，所述柔顺控制方法还包括：

基于阻抗控制模型和逆雅可比矩阵得到关节动力学模型；

基于所述关节动力学模型构建所述机器人动力学模型；

基于关节边界约束条件对所述机器人动力学模型进行模型预测控制以得到所述关节状态预测模型。

5.如权利要求4所述的柔顺控制方法，其特征在于，通过以下公式得到所述关节动力学模型：

e_f＝f_d-f_s；

其中，f_d为期望作用力，f_s为所述六维力传感器获得的环境力，e_f为主端机器人的力变化率误差，k_s为力控制刚度系数，b_s为阻尼系数，J^-1为逆雅可比矩阵；和/或，

通过以下公式得到所述机器人动力学模型：

q_d＝q₁+q；

其中，q为角位移，为角速度，为角加速度；τ_d为控制机器人运动所需要的力，H(q_d)为惯性矩阵系数，C(q_d,q_d)为哥白尼矩阵系数,G(q_d)为重力矩阵系数；和/或，

通过以下公式得到所述关节状态预测模型：

其中，J_k,K_k,M_k为线性化转化的矩阵系数，A_k,B_k,c为状态迭代方程系数；和/或，

通过以下公式对所述关节状态预测模型进行矩阵化：

Q_d＝AQ_k+Bf+C；

其中，

τ＝[τ_kτ_k+1τ_k+2…τ_k+h]^T；

A＝[A A² A³ … A^h]^T；

6.如权利要求4所述的柔顺控制方法，其特征在于，在将所述环境力输入到所述主端机器人的关节状态预测模型的步骤之后，所述柔顺控制方法还包括：

构建所述关节状态预测模型的代价函数并加入约束条件；

求解所述代价函数以得到所述主关节位置增量。