柔性驱动方法、柔性并联机器人控制方法及柔性驱动装置制造方法及图纸

本申请涉及一种上述柔性驱动方法、柔性并联机器人控制方法、柔性驱动装置。所述柔性驱动方法包括：获取柔性驱动关节的目标输出位置和目标输出速度、以及当前输出位置和当前输出速度；根据目标输出位置和当前输出位置之间的偏差、目标输出速度和当前输出速度之间的偏差，确定柔性驱动关节产生的目标抵抗力矩；根据柔性驱动关节的当前力矩与目标抵抗力矩之间的偏差，确定柔性驱动关节的目标驱动速度；根据柔性驱动关节的当前驱动速度与目标驱动速度之间的偏差，确定柔性驱动关节的速度控制量，并基于速度控制量控制柔性驱动关节的驱动部件。采用本方法可以更好地吸收冲击能量并柔顺地控制冲击后的运动，并且能够实现柔性力控与运动自适应控制。与运动自适应控制。与运动自适应控制。

【技术实现步骤摘要】
柔性驱动方法、柔性并联机器人控制方法及柔性驱动装置


[0001]本申请涉及机器人
，特别是涉及一种柔性驱动方法、柔性并联机器人控制方法、柔性驱动装置、柔性并联机器人和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断完善，使用机器人技术为解决行业痛点提供了全新思路。目前市面上已涌现了多种物理治疗机器人，例如提供软组织治疗的机器人、提供热疗的机器人及提供艾灸的机器人等，这些不同物理治疗机器人提供不同治疗的核心都来自于前端的物理治疗执行器的功能。
[0003]现有技术中，这类机器人一般提供力控来实现机器人和人体接触的力的控制，或者通过特殊的传动机构的设计能实现仿人手的基本动作，这些设计虽然能够实现一些基本需求，但是其机器人驱动方式单一，并且通常采用刚性驱动，导致力量控制和运动控制只能被分开设计，驱动设计复杂和冗余，无法真正模拟人手按摩时的力量与运动的协同控制，机器人动作的生硬严重影响用户的体验。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够柔性驱动的柔性驱动方法、柔性并联机器人控制方法、柔性驱动装置、柔性并联机器人和计算机可读存储介质。
[0005]第一方面，本申请提供了一种柔性驱动方法，方法包括：
[0006]获取柔性驱动关节的目标输出位置和目标输出速度、以及当前输出位置和当前输出速度；
[0007]根据目标输出位置和当前输出位置之间的偏差、目标输出速度和当前输出速度之间的偏差，确定柔性驱动关节产生的目标抵抗力矩；
[0008]根据柔性驱动关节的当前力矩与目标抵抗力矩之间的偏差，确定柔性驱动关节的目标驱动速度，其中，基于柔性驱动关节的形变量获取当前力矩；
[0009]根据柔性驱动关节的当前驱动速度与目标驱动速度之间的偏差，确定柔性驱动关节的速度控制量，并基于速度控制量控制柔性驱动关节的驱动部件。
[0010]在其中一个实施例中，基于柔性驱动关节的形变量获取当前力矩包括：
[0011]基于柔性驱动关节的输入角度和输出角度获取当前力矩τ：
[0012]τ＝K
s
(θ
m
‑
θ
out
)
[0013]其中，K
s
为柔性驱动关节的刚度，θ
m
为输入角度，θ
out
为输出角度。
[0014]在其中一个实施例中，根据目标输出位置和当前输出位置之间的偏差、目标输出速度和当前输出速度之间的偏差，确定柔性驱动关节产生的目标抵抗力矩包括：
[0015]根据目标输出位置和当前输出位置之间的偏差、目标输出速度和当前输出速度之间的偏差，通过阻抗控制器确定柔性驱动关节产生的目标抵抗力矩τ
d
：
[0016][0017]其中，θ
out，d
为目标输出位置，为目标输出速度，θ
out
为当前输出位置，为当前输出速度，K
v
、C
v
为阻抗控制器的阻抗参数。
[0018]在其中一个实施例中，方法还包括：
[0019]通过调节柔性驱动关节的阻抗参数，控制柔性驱动关节对外输出的作用力。
[0020]第二方面，本申请还提供了一种柔性并联机器人控制方法，柔性并联机器人至少包括多个柔性驱动关节、并联机构、动平台，并联机构包括多个运动支链，每一柔性驱动关节经对应运动支链与动平台连接，其中，通过基于如上述任意一项实施例中的柔性驱动方法的柔性驱动控制模型控制柔性并联机器人，包括：
[0021]根据输入指令中动平台的目标运动轨迹和目标运动速度，获取每一柔性驱动关节的目标输出位置和目标输出速度，并且根据动平台的当前运动轨迹和当前运动速度，获取每一柔性驱动关节的当前输出位置和当前输出速度；
[0022]根据目标输出位置、目标输出速度、当前输出位置、当前输出速度，分别通过柔性驱动控制模型输出控制每一柔性驱动关节的驱动部件，以驱动多个运动支链控制动平台。
[0023]在其中一个实施例中，还包括：
[0024]通过调节柔性驱动控制模型中每个柔性驱动关节的阻抗参数，控制动平台与外界接触的作用力。
[0025]在其中一个实施例中，目标运动轨迹至少包括指揉运动轨迹、指压运动轨迹、拔筋运动轨迹中的一种或多种；
[0026]指揉运动轨迹为以一作用点为圆心作固定圆周运动或平面螺旋运动或空间螺旋运动；
[0027]指压运动轨迹为沿一作用面的垂直方向作直线或曲线运动；
[0028]拔筋运动轨迹为沿一作用面的表面作直线或曲线运动。
[0029]第三方面，本申请还提供了一种柔性驱动装置，包括：
[0030]获取模块，用于获取柔性驱动关节的目标输出位置和目标输出速度、以及当前输出位置和当前输出速度；
[0031]阻抗控制器，用于根据目标输出位置和当前输出位置之间的偏差、目标输出速度和当前输出速度之间的偏差，确定柔性驱动关节产生的目标抵抗力矩；
[0032]力矩控制器，用于根据柔性驱动关节的当前力矩与目标抵抗力矩之间的偏差，确定柔性驱动关节的目标驱动速度，其中，基于柔性驱动关节的形变量获取当前力矩；
[0033]速度控制器，用于根据柔性驱动关节的当前驱动速度与目标驱动速度之间的偏差，确定柔性驱动关节的速度控制量，并基于速度控制量控制柔性驱动关节的驱动部件。
[0034]第四方面，本申请还提供了一种柔性并联机器人，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，柔性并联机器人还至少包括多个柔性驱动关节、并联机构、动平台，并联机构包括多个运动支链，每一柔性驱动关节经对应运动支链与动平台连接，处理器执行计算机程序时实现上述任意一种实施例中的柔性驱动方法的步骤。
[0035]第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种实施例中的柔性驱动方法的步骤。
[0036]上述柔性驱动方法、柔性并联机器人控制方法、柔性驱动装置、柔性并联机器人和计算机可读存储介质，基于位置和速度进行闭环柔性驱动，可以精准地控制输出位置和速
度，其中，结合位置偏差和速度偏差确定目标抵抗力矩，通过该目标抵抗力矩结合柔性关节的形变量产生的力矩，确定控制柔性驱动关节输出力矩的目标驱动速度，并结合目标驱动速度与当前驱动速度确定控制柔性驱动关节输出速度的速度控制量，这样该速度控制量可以同时控制柔性驱动关节的输出速度、输出力矩、输出位置，实现了力学控制与运动学控制的相结合，简化了驱动设计，保证驱动精度同时提高了驱动的执行效率，另外，柔性驱动关节在吸收冲击能量时将其转变为形变量，形变量进一步转换为力矩，这样不仅可以很好地吸收冲击能量，而且进一步基于该力矩进行运动学和力学的控制，可以柔顺地控制冲击后的运动，同时实现了力学与运动学上的柔性驱动，提高控制的稳定性，使得输出具有更好的运动顺滑性和误差宽容性，应用于按摩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性驱动方法，其特征在于，所述方法包括：获取柔性驱动关节的目标输出位置和目标输出速度、以及当前输出位置和当前输出速度；根据所述目标输出位置和所述当前输出位置之间的偏差、所述目标输出速度和所述当前输出速度之间的偏差，确定所述柔性驱动关节产生的目标抵抗力矩；根据所述柔性驱动关节的当前力矩与所述目标抵抗力矩之间的偏差，确定所述柔性驱动关节的目标驱动速度，其中，基于所述柔性驱动关节的形变量获取所述当前力矩；根据所述柔性驱动关节的当前驱动速度与所述目标驱动速度之间的偏差，确定所述柔性驱动关节的速度控制量，并基于所述速度控制量控制所述柔性驱动关节的驱动部件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述柔性驱动关节的形变量获取所述当前力矩包括：基于所述柔性驱动关节的输入角度和输出角度获取所述当前力矩τ：τ＝K
s
(θ
m
‑
θ
out
)其中，K
s
为所述柔性驱动关节的刚度，θ
m
为所述输入角度，θ
out
为所述输出角度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标输出位置和所述当前输出位置之间的偏差、所述目标输出速度和所述当前输出速度之间的偏差，确定所述柔性驱动关节产生的目标抵抗力矩包括：根据所述目标输出位置和所述当前输出位置之间的偏差、所述目标输出速度和所述当前输出速度之间的偏差，通过阻抗控制器确定所述柔性驱动关节产生的所述目标抵抗力矩τ
d
：其中，θ
out，d
为所述目标输出位置，为所述目标输出速度，θ
out
为所述当前输出位置，为所述当前输出速度，K
v
、C
v
为所述阻抗控制器的阻抗参数。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过调节所述柔性驱动关节的阻抗参数，控制所述柔性驱动关节对外输出的作用力。5.一种柔性并联机器人控制方法，其特征在于，柔性并联机器人至少包括多个柔性驱动关节、并联机构、动平台，所述并联机构包括多个运动支链，每一所述柔性驱动关节经对应所述运动支链与所述动平台连接，其中，通过基于如权利要求1至4任意一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱晨，董会旭，潘烨，
申请(专利权)人：邱晨，
类型：发明
国别省市：