本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法。

背景技術(shù)：

1、人形機(jī)器人屬于一類運(yùn)動(dòng)學(xué)模型高度復(fù)雜且與環(huán)境交互的機(jī)器人系統(tǒng)，其手部關(guān)節(jié)數(shù)量隨著手指數(shù)量的增多，位置控制愈發(fā)復(fù)雜且難以調(diào)節(jié)其與環(huán)境的接觸力。因此，亟需一種適用于人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各手指位置與力的雙重調(diào)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的問題在于提供一種人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，包括：步驟s1；實(shí)施手掌閉合；步驟s2；計(jì)算抓取面幾何中心點(diǎn)位置矢量；步驟s3：計(jì)算手掌中各手指末端期望壓力與實(shí)際壓力矢量；步驟s4：計(jì)算手指末端點(diǎn)位置的修正矢量；步驟s5：將修正矢量補(bǔ)償?shù)娇刂葡到y(tǒng)；

4、其中，步驟s1中令人形機(jī)器人手部第i個(gè)手指與手掌相連接的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)中心點(diǎn)為ai(i＝1,2,…,n)，第i個(gè)手指末端點(diǎn)為bi，手掌中心定義坐標(biāo)系o-xyz,n表示手指數(shù)量；給定第i個(gè)手指末端點(diǎn)bi的期望位置指令通過位置逆解解算手指各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)電機(jī)期望轉(zhuǎn)角，實(shí)施閉環(huán)控制使得手掌做出閉合動(dòng)作；

5、步驟s2包括在步驟s1執(zhí)行過程時(shí)，安裝于各手指末端點(diǎn)bi的壓力傳感器實(shí)時(shí)采集壓力信號(hào)并用下式計(jì)算判斷因子λ：

6、

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s3在已知被抓物體所受重力fg與被抓物體表面摩擦系數(shù)μ的情況下，第i個(gè)手指末端點(diǎn)處的期望壓力矢量與實(shí)際壓力矢量為：

8、

9、作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s4根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置手指末端點(diǎn)的接觸彈性系數(shù)矩陣k，然后利用下式計(jì)算第i個(gè)手指末端點(diǎn)bi位置的修正矢量：

10、

11、作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s5采用下式計(jì)算第i個(gè)手指末端點(diǎn)bi修正后的位置矢量：

12、

13、對(duì)上式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行位置逆解解算手指各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)電機(jī)期望轉(zhuǎn)角，實(shí)施閉環(huán)控制使手掌自適應(yīng)抓住物體。

14、作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2中，當(dāng)滿足λ＝0時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行步驟s1；當(dāng)滿足λ≠0時(shí)，利用位置正解計(jì)算第i個(gè)手指末端點(diǎn)為bi的位置矢量為rbi，進(jìn)而采用下式計(jì)算抓取面幾何中心c點(diǎn)的位置矢量為：

15、

16、作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s4中,kx、ky、kz表示沿坐標(biāo)系o-xyz三個(gè)方向的接觸彈性系數(shù)。

17、采用上述本申請(qǐng)技術(shù)方案的有益效果包括：僅利用安裝于手指末端的壓力傳感器便可按照設(shè)定的接觸彈性系數(shù)自適應(yīng)抓取物體，柔性可調(diào)、算法簡(jiǎn)單，且適用于手指數(shù)量不同的各類人形機(jī)器人。

技術(shù)特征：

1.一種人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述步驟s3在已知被抓物體所受重力fg與被抓物體表面摩擦系數(shù)μ的情況下，第i個(gè)手指末端點(diǎn)處的期望壓力矢量與實(shí)際壓力矢量為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述步驟s4根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置手指末端點(diǎn)的接觸彈性系數(shù)矩陣k，然后利用下式計(jì)算第i個(gè)手指末端點(diǎn)bi位置的修正矢量：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述步驟s5采用下式計(jì)算第i個(gè)手指末端點(diǎn)bi修正后的位置矢量：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述步驟s2中，當(dāng)滿足λ＝0時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行步驟s1；當(dāng)滿足λ≠0時(shí)，利用位置正解計(jì)算第i個(gè)手指末端點(diǎn)為bi的位置矢量為rbi，進(jìn)而采用下式計(jì)算抓取面幾何中心c點(diǎn)的位置矢量為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述步驟s4中,kx、ky、kz表示沿坐標(biāo)系o-xyz三個(gè)方向的接觸彈性系數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，先利用安裝于手指末端的壓力傳感器確定抓取面幾何中心點(diǎn)位置矢量；然后計(jì)算各手指末端期望壓力與實(shí)際壓力矢量；進(jìn)而利用接觸彈性系數(shù)矩陣計(jì)算手指末端點(diǎn)位置修正矢量，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)修正末端點(diǎn)位置。采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，僅利用安裝于手指末端的壓力傳感器便可按照設(shè)定的接觸彈性系數(shù)自適應(yīng)抓取物體，柔性可調(diào)、算法簡(jiǎn)單，且適用于手指數(shù)量不同的各類人形機(jī)器人。

技術(shù)研發(fā)人員：劉松濤,尹福文,李艷華,李裕龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：辰星（天津）自動(dòng)化設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17